Aplicación Del Proceso de Osmosis Inversa Al Tratamiento de Agua de Mar

Aplicación del proceso de osmosis inversa al tratamiento de agua de mar. Estudio técnico y de viabilidad económica

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ÍNDICE MEMÓRIA

ÍNDICE MEMÓRIA ...................................................................................... 1

RESUMEN ............................................................................................ 8

RESUM ................................................................................................ 8

ABSTRACT ........................................................................................... 9

CAPÍTULO 1. OBJETIVO ...................................................................... 11

CAPÍTULO 2. INTRODUCCIÓN............................................................. 12

2.1 Situación mundial de la desalación....................................................14

2.2 Situación nacional de la desalación ...................................................14

2.3 Nuevos recursos: el programa A.G.U.A ..............................................15

CAPÍTULO 3. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA ........................................ 17

3.1. El agua .....................................................................................17

3.1.1. Agua con un alto contenido en sales ........................................17

3.1.2. Agua dulce ...........................................................................18

3.2. Características del agua de mar ....................................................18

3.2.1. Parámetros característicos del agua de mar ..............................19

3.2.2. Características físicas del agua de mar .....................................20

3.2.3. Análisis químicos del agua de mar ...........................................21

3.3. Características del agua salobre ...................................................22

3.3.1. Características físicas del agua salobre .....................................22

CAPÍTULO 4. TRATAMIENTOS DEL AGUA DE MAR ............................... 24

4.1. Técnicas basadas en la evaporación .................................................24

4.1.1. Evaporación instantánea multietapa (MSF) .................................25

4.1.2. Evaporación por multiefecto (ME) ...............................................27

4.1.3. Compresión de vapor (cv) ......................................................29

4.2. Técnicas donde intervienen membranas.........................................30

4.2.1 Electrodiálisis (ED) ....................................................................31

4.2.1. Osmosis inversa, microfiltración y ultrafiltración ........................32

4.2.2 Resinas de intercambio iónico .....................................................32

4.3. Otras técnicas ............................................................................32

4.3.1 Congelación ..............................................................................33

4.3.2 Destilación por membranas ........................................................33


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4.3.3 Evaporación solar ......................................................................33

CAPÍTULO 5. OSMOSIS INVERSA ........................................................ 35

5.1 Introducción ..................................................................................35

5.2 Fundamento teórico ........................................................................36

5.3 Diferencias con otros procesos de membranas ...................................39

5.4 Ecuaciones Fundamentales ..............................................................39

5.4.1 Ecuación de flujo de agua ...........................................................40

5.4.2 Ecuación de transporte de las sales..............................................42

5.4.3 Rechazo de sales .......................................................................42

5.4.4 Paso de sales ............................................................................43

5.4.5 Recuperación ............................................................................43

5.4.6 Concentración del producto ........................................................44

5.4.7 Concentración del rechazo ..........................................................44

5.4.8 Proporción (ratio) de reducción ...................................................44

CAPÍTULO 6. MEMBRANAS DE OSMOSIS INVERSA .............................. 46

6.1 Introducción ..................................................................................46

6.2 Clasificación de las membranas ........................................................47

6.3 Estructura de las membranas .......................................................48

6.3.1. Simétricas ..............................................................................48

6.3.2. Asimétricas ............................................................................48

6.4 Naturaleza de las membranas ......................................................49

6.4.1. Integrales ..............................................................................49

6.4.2 Compuestas por capa fina ..........................................................49

6.5 Forma de las membranas ................................................................50

6.5.1 Membranas planas ....................................................................50

6.5.2. Membranas tubulares ...............................................................51

6.5.3 Membranas de fibra hueca ..........................................................51

6.6 Composición química de las membranas ............................................52

6.6.1 Membranas orgánicas ................................................................52

6.6.2 Membranas inorgánicas ..............................................................55

6.7 Otras características .......................................................................56

6.7.1 Carga superficial .......................................................................56

6.7.2 Morfología de la superficie ..........................................................57

6.7.3 Presión de trabajo .....................................................................57

6.7.4 Técnica de fabricación ................................................................57

6.8 Vida útil de las membranas ..............................................................58


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6.9 Parámetros técnicos .......................................................................58

6.9.1 Rechazo ...................................................................................58

6.9.2 Presión ....................................................................................58

6.9.3 Temperatura ............................................................................59

6.9.4 Conversión ...............................................................................59

6.9.5 Factor de ensuciamiento ............................................................59

6.10 Variación de los parámetros ...........................................................59

6.10.1 Variación con la temperatura ....................................................60

6.10.2 Variación con la presión ............................................................60

6.10.3 Variación con el pH ..................................................................60

6.11 Módulos de membranas .................................................................61

6.11.1 Módulos de placas ...................................................................62

6.11.2 Módulos tubulares ...................................................................63

6.11.3 Módulos espirales ....................................................................63

6.11.4 Módulos de fibra hueca .............................................................64

6.12 Comparación entre las distintas configuraciones ...............................65

CAPÍTULO 7. UNIDAD DE ÓSMOSIS INVERSA ..................................... 67

7.1 Introducción ..............................................................................67

7.2 Agrupación de los módulos ..............................................................67

7.2.1 Módulos en paralelo ...................................................................68

7.2.2 Módulos en serie .......................................................................68

7.3 Agrupación de etapas .....................................................................69

7.3.1 Rechazo en serie .......................................................................69

7.3.2 Recirculación del rechazo ...........................................................70

7.4 Agrupación de sistemas ..................................................................71

7.4.1 Sistemas en paralelo .................................................................71

7.4.2 Sistemas en serie ......................................................................72

CAPÍTULO 8. IMPACTO MEDIOAMBIENTAL ......................................... 73

8.1 Introducción ..................................................................................73

8.2 Utilización intensiva de energía ........................................................73

8.3 Proyectos para la optimización de la energía ......................................74

8.3.1 Optimización del proceso ............................................................75

8.3.2 Recuperación de la energía a partir de los desechos .......................75

8.3.3 Aprovechamiento de la energía de las olas del mar ........................76

8.4 Vertidos de salmuera ......................................................................78

8.4.1 Agua Marina .............................................................................79


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8.4.2 Agua salobre ............................................................................80

8.5 Las fanerógamas marinas ................................................................81

8.6 Vertidos de productos químicos ........................................................82

8.7 Contaminación acústica ...................................................................83

8.8 Construcción..................................................................................84

8.9 Energías renovables y desalinización .................................................84

8.10 Diferencias entre trasvase y desalación ...........................................86

CAPÍTULO 9. DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES DE OSMOSIS

INVERSA ............................................................................................ 89

9.1 Captación del agua de mar ..............................................................90

9.1.1 Toma cerrada ...........................................................................90

9.1.2 Toma abierta o superficial ..........................................................91

9.2 Pre-tratamientos fisicoquímicos ........................................................92

9.3 Colectores .....................................................................................94

9.4 Equipos de alta presión ...................................................................95

9.4.1 Bombas de alta presión ..............................................................95

9.4.2 Sistemas de recuperación de energía ...........................................99

9.5 Bastidores de membranas de osmosis inversa .................................. 103

9.6 Depósito de equilibrio osmótico ...................................................... 104

9.7 Equipos de limpieza de membranas ................................................ 104

9.8 Válvulas ...................................................................................... 105

9.8.1 Válvulas de control .................................................................. 105

9.8.2 Válvulas de salmuera ............................................................... 105

9.9 Instrumentos de medición y control ................................................ 106

9.9.1 Instrumentos de medición ........................................................ 106

9.9.2 Instrumentos de control y protección ......................................... 106

9.10 Equipos de control ...................................................................... 107

CAPÍTULO 10. pretratamientos ........................................................ 109

10.1 Desinfección .............................................................................. 109

10.1.1 Cloración .............................................................................. 110

10.1.3 Ozono .................................................................................. 111

10.2 Ajuste del pH ............................................................................. 115

10.3 Decloración................................................................................ 115

10.4 Inhibición .................................................................................. 116

10.5 Filtración ................................................................................... 117

10.5.1 Filtración sobre arena ............................................................. 117


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10.5.2 Filtración sobre cartuchos ....................................................... 118

10.5.3 Filtración sobre precapa ......................................................... 119

10.5.4 Filtros especiales ................................................................... 120

10.5.5 Filtración natural ................................................................... 120

10.6 Floculación – coagulación ............................................................ 121

10.6.1 Coagulación .......................................................................... 121

10.6.2 Floculación ........................................................................... 122

10.7 Decantación ............................................................................... 122

10.8 Filtros de membranas ................................................................. 123

10.8.1 Microfiltración ....................................................................... 123

10.8.2 Ultrafiltración ........................................................................ 124

CAPÍTULO 11. pOSTRATAMIENTOS................................................... 125

11.1 Eliminación del CO2 libre .............................................................. 125

11.2 Alcalinización ............................................................................. 126

11.3 Pasivación ................................................................................. 126

11.4 Post-cloración ............................................................................ 127

CAPÍTULO 12. PLANTA DESALINIZADORA DE LA CUENCA DEL

LLOBREGAT ...................................................................................... 128

12.1 Introducción .............................................................................. 128

12.2 Objetivo .................................................................................. 129

12.3 Descripción de la instalación ........................................................ 130

12.3.1 Captación del agua de mar ..................................................... 131

12.3.2 Bombeo del agua de mar ........................................................ 131

12.3.3 Cámaras de mezcla y floculación ............................................. 132

12.3.4 Clarificación por flotación ........................................................ 132

12.3.5 Filtración primera etapa con filtros abiertos ............................... 133

12.3.6 Bombeo intermedio................................................................ 133

12.3.7 Filtración segunda etapa con filtros cerrados. ............................ 134

12.3.8 Microfiltración con filtros de cartucho ....................................... 135

12.3.9 Bombeo de alta presión .......................................................... 135

12.3.10 Osmosis inversa .................................................................. 135

12.3.11 Recuperación de la energía ................................................... 137

12.3.12 Post-tratamiento con remineralización .................................... 137

12.3.13 Evacuación de la salmuera .................................................... 138

12.3.14 Tratamiento de efluentes ...................................................... 139

12.4 Datos de la planta ...................................................................... 141


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12.4.1 Caudal ................................................................................. 141

12.4.2 Proceso de desalinización por osmosis inversa ........................... 141

12.4.3 Consumo energético .............................................................. 142

12.4.4 Costes de explotación ............................................................ 142

12.4.5 Otros datos de interés ............................................................ 143

12.4.6 Financiación de la planta ........................................................ 144

CAPÍTULO 13. DISEÑO DE UNA PLANTA ........................................... 145

13.1 Introducción .............................................................................. 145

13.2 Datos preliminares...................................................................... 146

13.3 Capacidad de la instalación .......................................................... 146

13.4 Selección de la membrana ........................................................... 147

13.4.1 Superficie de la membrana ..................................................... 148

13.4.2 Número de membranas .......................................................... 148

13.4.3 Agrupación de membranas ..................................................... 149

13.5 Conversión ................................................................................ 149

13.6 Presiones .................................................................................. 150

13.7 Equipos mecánicos ..................................................................... 150

13.7.1 Bombas de alta presión .......................................................... 150

13.7.2 Recuperación de la energía ..................................................... 150

13.7.3 Equipos para el lavado de membranas ...................................... 151

13.8 Otros aspectos del diseño ............................................................ 151

13.9 Datos de la planta diseñada ......................................................... 151

13.9.1 Análisis del agua de mar ......................................................... 152

13.10 Descripción de la planta ............................................................. 153

13.10.1 Captación del agua de mar .................................................... 153

13.10.2 Tratamiento inicial ............................................................... 154

13.10.3 Filtración con arena .............................................................. 154

13.10.4 Decloración y adición de anti incrustantes ............................... 155

13.10.5 Filtración mediante cartuchos ................................................ 155

13.10.6 Bombeo a alta presión .......................................................... 156

13.10.7 Osmosis inversa .................................................................. 156

13.10.8 Recuperación de la energía ................................................... 157

13.10.9 Remineralización del agua ..................................................... 157

13.10.10 Evacuación de la salmuera .................................................. 157

CAPÍTULO 14. EVALUACIÓN ECONOMICA ......................................... 158

14.1 Introducción .............................................................................. 158


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14.2 Costes de la desalación ............................................................... 158

14.2.1 Gastos o costes fijos .............................................................. 159

14.2.2 Gastos o Costes variables ....................................................... 161

14.3 Financiación de las instalaciones ................................................... 161

14.3.1 Turn-Key (llave en mano) ....................................................... 162

14.3.2 BOO (construido, operado y propiedad del constructor) .............. 162

14.3.3 BOOT ( construido, operado y transferido) ................................ 162

14.4 Costes de la planta diseñada ........................................................ 163

14.4.1 Costes de explotación ............................................................ 164

14.4.2 Costes de la amortización de la inversión .................................. 167

14.4.3 Costes totales de la planta ...................................................... 169

CAPITULO 15. BIBLIOGRAFÍA .......................................................... 170

15.1 Referencias bibliográficas ............................................................ 170

15.2 Otras referencias ........................................................................ 171

ANEXOS ........................................................................................... 172

ANEXO I: Ficha técnica de las membranas ............................................ 172

ANEXO II: Legislación ........................................................................ 173

ANEXO III: Revistas de consulta .......................................................... 191

ANEXO IV: PFC1 ................................................................................ 194


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RESUMEN

Teniendo en cuenta la gran demanda de agua dulce a nivel mundial y la escasez

de la misma, la desalinización de agua de mar resulta una de las técnicas más

viables para cubrir las necesidades hídricas de la población.

El presente proyecto, ofrece una visión general de la situación de la desalación

tanto a nivel mundial como a nivel nacional y hace referencia a las diferentes

técnicas utilizadas en la desalación de agua de mar, centrándose sobre todo en el

proceso osmosis inversa.

En el estudio técnico se analizarán y se describirán las diferentes etapas y

tratamientos de una planta desalinizadora de agua mediante osmosis inversa.

Finalmente, se diseñará un estudio económico de los gastos que conlleva la

construcción de una planta desalinizadora.

RESUM

Tenint en compte la gran demanda d’aigua dolça a nivell mundial i la manca

d’aquesta, la dessalinització d’aigua de mar resulta una de les tècniques més

viables per a cobrir les necessitats hídriques de la població.

El present projecte ofereix una visió general de la situació de la dessalinització

tant a nivell mundial com a nivell nacional i fa referència a les diferents tècniques

utilitzades en la dessalinització d’aigua de mar, centralitzant-se en el procés

d’osmosis inversa.

En l’estudi tècnic s’analitzaran i es descriuran les diferents etapes i tractaments

d’una planta dessaladora d’aigua mitjançant osmosis inversa.

Finalment, es dissenyarà un estudi econòmic de les despeses que impliquen la

construcció d’una planta dessaladora.


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ABSTRACT

Considering the great demand of fresh water in the world and the lack of it, the

seawater desalination is one of the most viable techniques to meet population

water needs.

This project provides an overview of the desalination situation either at the

global or national level and it refers to the different techniques used in sea water

desalination, particularly focused on the reverse osmosis process.

The technical study will analyze and describe the different stages and processes

of a water desalination plant using reverse osmosis.

Finally, it will be designed an economic study of the expenses involved in the

construction of a desalination plant.


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CAPÍTULO 1.

OBJETIVO

El objetivo de este proyecto es hacer un estudio del proceso de desalinización

del agua de mar mediante la osmosis inversa.

Este proyecto, se basa principalmente en el estudio de las diferentes técnicas

que existen para desalinizar el agua de mar, así como el estudio de sus materias

primas, de los impactos ambientales que estas provocan y del coste económico

de este proceso.

En el proyecto, se hará un estudio técnico y económico mucho más detallado

sobre la instalación de una planta desalinizadora de agua de mar, como el caso

de la planta desalinizadora de el Prat de Llobregat y sobre las consecuencias

económicas y medioambientales que tienen estas instalaciones.


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CAPÍTULO 2.

INTRODUCCIÓN

El agua cubre el 71% de la superficie de la corteza terrestre. El 97% de esta

agua total se concentra en los océanos, mientras que la restante se reparte en

glaciares, depósitos subterráneos, ríos, lagos, etc.

El agua es el principal y más importante componente de nuestro planeta. Sirvió

de base para la evolución de la vida y hoy es esencial prácticamente para la

evolución humana.

El agua potable está repartida en el planeta de forma desigual, puesto que el

12% de la población mundial consume el 85% del agua potable disponible en el

mundo.

Figura 1 Distribución del agua en la Tierra


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A nivel mundial se dispone de entre 12.500 y 14.000 millones de metros cúbicos

de agua por año para uso humano. Según un estudio realizado en 1989, esto

representa unos 9.000 metros cúbicos por persona al año. Por otro lado, se

proyecta que para el 2025, la disponibilidad global de agua dulce por cápita

descenderá a 5.100 metros cúbicos por persona al año al sumarse otros 2.000

millones de habitantes a la población del mundo.

Figura 2 Situación mundial de los recursos hídricos

Tal y como se indica en la figura 2, se puede observar la distribución de los

recursos hídricos anuales por cápita a nivel mundial. Se puede observar también

que hay países con una accesibilidad al agua potable inferior al 50% , mientras

que en otros su accesibilidad es superior.

La población mundial ha aumentado drásticamente en estos últimos años. Ante

la dificultad de disponer de agua potable para el consumo humano, se han

creado diversas técnicas para obtener este bien tan preciado, como por ejemplo

la desalinización de agua de mar para obtener agua dulce. Esta técnica se basa

en el tratamiento de agua tanto marina como salobre para reducir su contenido

en sal y así poder hacerla apta para el consumo humano.


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Las diferentes técnicas de desalinización, y en especial la técnica de osmosis

inversa, han experimentado un crecimiento muy significativo debido al aumento

de la demanda de agua, tanto a nivel social como a nivel industrial.

2.1 Situación mundial de la desalación

Aproximadamente el 39% de la población mundial vive a una distancia muy

cercana del mar. Por este motivo, la desalación se ha convertido en una

alternativa para el abastecimiento de agua en zonas costeras con una demanda

muy elevada y unos recursos muy escasos.

Las desalinizadoras de osmosis inversa que producen más agua potable se

encuentran en el mar mediterráneo. La planta con mayor capacidad de

producción de agua potable es la de Ashkelon (Israel), con un caudal máximo de

unos 326.144 m3/día. Después nos encontramos con la planta de Hamma

(Argelia) con una capacidad de 200.000 m3/día. Y en tercer lugar, nos

encontramos con la planta del Prat de Llobregat con un caudal de

aproximadamente 200.000 m3/día.

La mayoría de las centrales desalinizadoras del mundo usan la tecnología MSF.

En la actualidad, dos tercios del total de las plantas se encuentran en Oriente

Medio, especialmente en los Emiratos Árabes y en Arábia Saudí. También

encontramos en Florida y Caribe, donde se produce el 12% del volumen mundial

de agua desalada.

Cabe destacar que la capacidad actual de desalación del planeta es de

aproximadamente 52.000.000 m3/día.

2.2 Situación nacional de la desalación

Desde mediados de los años 1960 se empieza a utilizar en España las tecnologías

de desalación con el objetivo de reducir la escasez de recursos hídricos en

determinadas zonas del país, sobretodo en zonas costeras con dificultades de

abastecimiento.

La producción de agua desalada cada vez aumenta más. En el 2008 se aumentó

la capacidad un 11% respecto al 2007, y según los datos del perfil ambiental

español en el año 2008, la capacidad operativa máxima de desalación del país

fue de aproximadamente 2,4 Hm3/día.


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A continuación se muestra un gráfico dónde se observa la evolución del consumo

de agua en España:

Figura 3 Evolución y usos del agua desalada en España

La imagen anterior indica que se ha duplicado el consumo de agua desalada en

España. Se ha pasado de una producción de 0,7 hm3/día en el año 2000 a 1,4

hm3/día en el año 2004. Actualmente la producción es de entre 3,4 y 4 hm3/día.

La primera desaladora con una producción significativa se instaló en 1965, en

Lanzarote.

Las plantas desaladoras más destacables en España son la planta de Carboneras,

Andalucía con una capacidad de 120.000 m3/h, la planta de Valdelentisco,

Murcia con una capacidad de 140.000 m3/h y finalmente, la de Barcelona con

una capacidad de 200.000 m3/h.

2.3 Nuevos recursos: el programa A.G.U.A

El programa A.G.U.A. (Actuaciones para la Gestión y Utilización del Agua) se creó

en el 2004 para sustituir al anterior PHN (Plan Hidrológico Nacional). Este

programa materializa la reorientación de la política del agua, mediante la

explicación y difusión de las actuaciones diseñadas para garantizar la

disponibilidad y la calidad del agua en cada territorio.

Este programa surge para resolver las carencias en la gestión, en la

disponibilidad y en la calidad del agua en toda España.


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Las actuaciones que se contemplaran con este plan son las siguientes:

- Reforma de las Confederaciones Hidrográficas, incorporando las

Comunidades Autónomas al proceso de decisión y control público del uso

del agua.

- En cada cuenca hidrográfica se creará un Banco Público del Agua, que

servirá para asignar los derechos históricos del agua.

- Se establecerán tarifas de agua de acuerdo con los costes reales de

obtención y tratamiento del agua.

- De realizarán actuaciones de mejora de la gestión y del suministro del

agua, destacando la optimización de las infraestructuras y la construcción

y explotación de las desalinizadoras y depuradoras.


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CAPITULO 3.

CARACTERÍSTICAS DEL

AGUA

3.1. El agua

El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos moléculas de

hidrogeno y una de oxígeno (H20). Es esencial para la supervivencia de todas las

formas conocidas de vida. Generalmente podemos encontrar el agua en tres

estados diferentes, sólido, líquido y vapor.

El agua se puede clasificar en diversos tipos:

3.1.1. Agua con un alto contenido en sales

Dentro de esta categoría podemos encontrar dos tipos de aguas, aguas salobres

y agua marina.

Se entiende por agua salobre el agua que tiene más sal disuelta que el agua

dulce, pero menos que el agua de mar. Generalmente tiene un contenido en sal

entre 0,5 y 30 gramos de sal por litro.


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El agua de mar contiene un 3,5 % de sales disueltas, entre las que predomina el

cloruro sódico y como se ha comentado anteriormente, constituye un 97% del

total del agua que hay en la hidrosfera.

3.1.2. Agua dulce

Es el agua que contiene cantidades mínimas de sales disueltas y representa

solamente un 3% del total existente en el planeta tierra.

Este proyecto se centrará básicamente en el estudio del agua de mar, puesto que

es la principal fuente de energía de las plantas desalinizadoras de osmosis

inversa. A continuación se hace referencia a las características del agua de mar.

3.2. Características del agua de mar

El agua de mar tiene un contenido en sólidos disueltos totales de

aproximadamente 34.500 mg/L. A continuación se muestra una tabla donde se

indica la composición química del agua de mar, la cual está dividida en aniones,

cationes y moléculas no disociadas.

Tabla 1. Porcentaje de sólidos disueltos del agua de mar

an

ion

es

Cloruro (Cl-) 55,29

Sulfato (SO42-) 7,75

Bicarbonato (HCO3-) 0,41

Bromuro (Br-) 0,19

Flúor (F-) 0,0037

cati

on

es

Sodio (Na+) 30,75

Magnesio (Mg2+) 3,7

Calcio (Ca2+) 1,18

Potasio (K+) 1,14

Estroncio (Sr2+) 0,022


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3.2.1. Parámetros característicos del agua de mar

Los parámetros más importantes a tener en cuenta a la hora de desalar un agua

de mar son los siguientes:

Salinidad:

La salinidad se define como el contenido total de sales que contiene el agua.

La salinidad se determina a partir de la medición de la conductividad

eléctrica, el índice de refracción o la concentración del ion cloruro, y ésta

depende de la cantidad de agua evaporada.

La conductividad eléctrica del agua es un parámetro que depende de la

temperatura, y cuando esta aumenta, la conductividad eléctrica también.

Las sales disueltas afectan al proceso de coagulación modificando el margen

del pH óptimo, el tiempo necesario para la floculación, las dosis óptimas de

coagulante y el coagulante residual en el efluente.

pH:

El pH del agua de mar está comprendido entre 7,5 y 8,4. Este valor varía en

función de la temperatura, de la salinidad, de la presión o de la profundidad

del agua de mar. Este valor puede disminuir debido a la excesiva cantidad de

dióxido de carbono proveniente de la contaminación industrial. Este

fenómeno es debido a la combinación del CO2 con el H2O, que produce

H2C03, un ácido débil que se disocia con los iones carbonato y bicarbonato,

provocando así una disminución del pH.

Es uno de los factores más importantes ya que va a determinar para cada

coagulante la naturaleza de las especies presentes en el agua y su

solubilidad. Para cada coagulante existe una zona de pH, donde se produce

una buena floculación en plazo corto y con una dosis dada de coagulante.

Densidad:

La densidad aproximada del agua de mar es de 1,027 Kg/L y depende de tres

factores muy importantes; salinidad, temperatura y presión. La densidad

aumenta conforme aumenta la salinidad y disminuye la temperatura.


- 20 -

Gases disueltos:

La composición típica de gases disueltos en aguas marinas es la siguiente:

64% de N2, 32% de O2 y 1,8% DE CO2. La temperatura y la salinidad

influyen reduciendo la solubilidad de los gases cuando cualquiera de estos

dos parámetros aumenta.

La concentración total y la composición de los gases disueltos varían con la

profundidad, la fotosíntesis y la abundancia de organismos.

3.2.2. Características físicas del agua de mar

Sólidos en suspensión:

Los sólidos en suspensión o materia en suspensión están presentes en el

agua y se determinan por gravimetría. Este procedimiento no distingue entre

sólidos de origen inorgánico o los de origen orgánico.

La cantidad de sólidos presentes está muy relacionada con el tipo de

captación o toma de agua de mar. Por ejemplo, si el agua ha reposado en

balsas de decantación, el contenido de sólidos en suspensión es menor que si

se capta directamente del mar. Las partículas que no sedimentan, provocan

un gran problema a las plantas desalinizadoras, puesto que taponan las

membranas provocando así una disminución de la eficiencia de estas. Por

este motivo, se determina el índice de ensuciamiento de las membranas

(SDI); que consiste en la medida del tiempo de filtración a través de un filtro

de 0,45 μm de 500 mL de agua, realizados en intervalos de unos 15 minutos

a una presión fija de 2 bares.

Los sólidos en suspensión se tratan en la fase del pre-tratamiento, donde son

filtrados mediante un medio granular o mediante cartuchos filtrantes. Esta

fase se puede reforzar mediante la aplicación de sustancias coagulantes

donde se retienen la mayor parte de los sólidos coloidales, y mediante una

desinfección por cloración.

Temperatura:

La temperatura del agua de mar es un factor que afecta especialmente al

crecimiento biológico de los microorganismos y ésta varía dependiendo de

la estación del año.


- 21 -

3.2.3. Análisis químicos del agua de mar

Dureza:

Este parámetro es debido a la presencia de calcio y magnesio en el agua.

Podemos encontrar dos tipos de dureza:

- Dureza temporal o carbonatada: debida a la combinación del calcio y

magnesio con los bicarbonatos del agua.

- Dureza permanente: producida por la combinación del calcio y el

magnesio con los aniones SO 42-

, NO3 - y Cl-.

Para medir la dureza se utilizan métodos hidroquimetricos donde la unidad de

medida son los mg/L de CaCO3.

Turbidez:

Es debida a la presencia de pequeñas partículas en suspensión que provocan

que el agua no sea transparente. Para determinar el grado de turbidez, se

aplica un haz de luz sobre el agua, el cual será difractado y recogido por una

célula fotoeléctrica.

Materia orgánica:

Está compuesta generalmente por hidrocarburos, alcoholes, proteínas, fibras

vegetales, etc. y es provocada por la actividad humana. Tiene la propiedad

de oxidarse y se pueden diferenciar varios parámetros para poder medir su

cantidad:

- Demanda química de oxígeno (DQO): Para poder oxidar la materia

orgánica se utiliza dicromato potásico. A través del dicromato

consumido en el proceso de oxidación, se calcula la demanda de

oxígeno.

- Demanda bioquímica a los cinco días (DBO5):

En este caso se mide la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar la

materia orgánica mediante procesos biológicos. Para determinarla, se

incuba agua a 20ºC durante 5 días y se mide el oxígeno antes y

después de la incubación. La diferencia será el consumo de oxígeno.


- 22 -

- Carbón orgánico total (TOC):

Consiste en la determinación del carbono orgánico existente

transformado en CO2 mediante la pirolisis de la muestra.

Compuestos químicos:

Algunos de los compuestos más característicos del agua de mar son los

citados anteriormente en la tabla 1, como por ejemplo:

- Sulfatos (SO42-): contribuyen a aumentar la salinidad del agua. La

existencia de sulfatos con la deficiencia de oxígeno pueden provocar la

formación de sulfuros o ácido sulfhídrico.

- Nitritos (NO2) y Nitratos (NO3): la presencia de estos puede ser un

indicador de la existencia de bacterias peligrosas.

- Carbonatos (CO3) y Bicarbonatos (HCO3): su presencia es debida al

dióxido de carbono disuelto en el agua y son muy perjudiciales para las

membranas de osmosis inversa.

- Cloruros (Cl-): Es el elemento más abundante en el agua de mar, con

una concentración media de aproximadamente 20.000 mg/mL. Son los

causantes del incremento de la salinidad y tienen un alto poder

corrosivo.

3.3. Características del agua salobre

Como se ha comentado anteriormente, el agua salobre tiene una salinidad de

hasta 10.000 mg/L de sólidos disueltos. Las aguas salobres generalmente

provienen de pozos o galerías subterráneas.

3.3.1. Características físicas del agua salobre


Los sólidos en suspensión del agua salobre suelen ser menores que en el caso

del agua de mar, puesto que el terreno ayuda a filtrarlos.


- 23 -

Temperatura:

En el caso del agua salobre, la temperatura suele ser estable. Esto depende

del tipo de terreno, aunque es muy probable encontrar temperaturas elevadas

en aguas subterráneas.


- 24 -

CAPÍTULO 4.

TRATAMIENTOS DEL

AGUA DE MAR

Existen varios tipos de técnicas para desalar el agua de mar, pero las más

utilizadas son:

4.1. Técnicas basadas en la evaporación

Podemos diferenciar dos procedimientos para llevar a cabo esta técnica;

procesos térmicos y procesos por compresión.

Los procesos térmicos consisten en suministrar la energía necesaria en forma de

calor, mientras que en los procesos por compresión, la fuente de energía es el

trabajo.

Las técnicas de evaporación más utilizadas en la industria son: evaporación

instantánea multietapa (MSF), evaporación multiefecto (ME) y compresión de

vapor (CV).


- 25 -

4.1.1. Evaporación instantánea multietapa (MSF)

Esta técnica también es conocida como Multistage Flash Evaporation y se basa

en la evaporación del agua de mar en un evaporador con numerosas cámaras

que operan a temperaturas i presiones progresivamente decrecientes, de modo

que en cada cámara se separan las sales del agua. Este tipo de plantas son

capaces de desalar gran cantidad de agua de mar pero por otro lado, consumen

una gran cantidad de energía que les hace poco rentables en comparación con

otras técnicas de desalación.

Figura 4 Diagrama de flujo de un evaporador instantáneo multietapa

En la figura 4 podemos observar el diagrama de flujo de la evaporación

instantánea multietapa. Esta se divide en los siguientes procedimientos:

1. El agua de mar entra por la alimentación y se refrigera en un

condensador.

2. Una parte de la corriente refrigerada se devuelve al mar y otra parte se

somete a un pre-tratamiento físico-químico, para después mezclarse,

en el condensador con la salmuera que se ha obtenido en la sección de

recuperación de calor.

3. Una fracción de la salmuera resultante del condensador se dirige hacia

el mar, y el resto se bombea al condensador multietápa.

4. En cada una de las etapas del condensador, se produce la

condensación y la evaporación.


- 26 -

5. La salmuera producida en el condensador pasa a un intercambiador de

calor donde se hace aumentar su temperatura.

6. La salmuera caliente entra en la primera etapa del condensador por

evaporación flash. La parte que no se evapora, entra en la segunda

etapa y así sucesivamente hasta alcanzar la última etapa.

7. Finalmente, se recoge el vapor condensado que se ha generado en el

condensador multietapa y se mezcla con el producto de cada etapa,

para dar lugar al destilado o producto final.

Los parámetros de operación más destacados de esta técnica son los siguientes:

Agua de alimentación y de producto:

En este caso, el proceso es insensible a la salinidad de la alimentación,

puesto que el agua se evapora y por tanto no es necesario utilizar agua con

un bajo contenido en sales. En este proceso se obtiene un agua de muy

buena calidad (< 50 ppm).

Presión y temperatura:

Los sistemas MSF operan en dos rangos de temperaturas, temperaturas altas

donde la temperatura máxima de la salmuera está comprendida entre 115 y

120ºC, y temperaturas bajas donde la temperatura está a unos 32 ºC

aproximadamente.

Cuando se trabaja a temperaturas altas, la salmuera se va enfriando hasta

llegar a unos 30 o 32 ºC y pasa de los 2 a los 0,04 bares de presión.

Consumo energético:

El consumo energético es muy elevado debido a que se tienen que alcanzar

temperaturas muy elevadas para poder evaporar el agua.

Hay que tener en cuenta también la energía necesaria para el bombeo del

agua.

Durabilidad de los materiales:

En este proceso hay muchos problemas de corrosión e incrustaciones y por

tanto los materiales tienen que ser de una calidad muy elevada.


- 27 -

Esta técnica se emplea solamente para desalar agua de mar y se aplica en

plantas con capacidades altas con un mínimo de 5000 m3/día y un máximo de

40.000 m3/día.

4.1.2. Evaporación por multiefecto (ME)

Su funcionamiento es muy parecido a la técnica anterior, pero en este caso, la

energía térmica es aportada por un intercambiador de calor.

Las plantas de evaporación por multiefecto trabajan a temperaturas inferiores a

las de las plantas MSF con lo que no se necesita hacer un tratamiento específico

para evitar corrosiones e incrustaciones.

El proceso de evaporación por multiefecto está constituido por un evaporador-

condensador de tubos, tal y como se muestra en la siguiente figura:

Figura 5 Diagrama de flujo de un evaporador multiefecto

Las etapas del proceso de evaporación multiefecto son las siguientes:

1. La alimentación se calienta y se somete a un tratamiento físico-químico

antes de entrar en la serie de pre-calentadores.

2. El vapor condensado que se produce antes de ser devuelto a la caldera, se

utiliza como fuente de energía.


- 28 -

3. El calor cedido en la condensación, se utiliza para evaporar parte del agua

de la alimentación.

4. El vapor generado en el primer efecto se introduce en el primer calentador

de alimentación, donde condensa parcialmente para después volver a

condensar y producir el vapor en el segundo efecto.

5. En todos los efectos hay una parte del vapor que se genera por “flash” el

cual va pasando a través de las cámaras.

6. El vapor que se produce en la última cámara, se introduce en el

condensador final donde se condensa y se mezcla con el producto final o

destilado.

7. La salmuera del primer efecto va pasando por las cámaras hasta llegar al

último efecto.



Como en el caso de MSF, el proceso es insensible a la salinidad y por tanto

no es necesario utilizar este proceso para aguas salobres.


En este caso la temperatura está comprendida entre los 65 y los 75 ºC y con

unas presiones de entre 0,5 y 0,04 bares.


El consumo energético necesario para generar el vapor no es tan elevado

como en el caso de MSF, pero sí que es necesario para el bombeo del agua.


Como en el caso de MSF también hay problemas de corrosión e

incrustaciones y por tanto se necesitan también materiales de alta calidad.

Esta técnica se aplica en plantas medianas con un mínimo de 2000 m3/día y

con un máximo de 20.000 m3/día.


- 29 -

4.1.3. Compresión de vapor (cv)

Esta técnica se basa en utilizar un compresor que hace aumentar la presión y la

temperatura del vapor que se produce en el evaporador. Los sistemas de

compresión pueden ser de doble o simple efecto, o de compresión mecánica o

térmica.

Figura 6. Diagrama de flujo de un compresor de vapor

Las etapas que siguen este método son las siguientes:

1. El agua de mar se trata con el objetivo de filtrar los sólidos y evitar posibles

incrustaciones en las instalaciones.

2. El agua pre-tratada, circula a través de diferentes pre-calentadores de

placas. El fluido resultante se hace pasar a través de un condensador, de

manera que por un lado, se forma un destilado y por otro, una salmuera que

genera una gran cantidad de gases, los cuales se extraen mediante una

bomba.

3. El destilado resultante se mezcla con sal y se introduce en el evaporador en

forma de agua pulverizada. Esta agua se calienta hasta llegar a la

temperatura de ebullición.

4. El vapor generado se aspira hasta llegar a un compresor, donde se eleva la

presión y la temperatura. Después, se vuelve a descargar en forma de vapor

recalentado hacia los tubos del evaporador, de manera que se separa la


- 30 -

parte de la alimentación que no ha condensado (salmuera) de la que sí lo ha

hecho (destilado).



Como en todos los procesos descritos anteriormente, el proceso es insensible

a la salinidad y por tanto no es necesario utilizar este proceso para aguas

salobres.


En este caso la temperatura está comprendida entre los 65 y los 75 ºC y con

unas presiones de entre 0,5 y 0,04 bares.


El consumo energético depende de la relación de compresión y de la

temperatura de vapor.


Como en los casos anteriores, también hay problemas de corrosión e

incrustaciones y por tanto se necesitan también materiales de alta calidad.

Esta técnica se aplica en plantas de unidades pequeñas con un mínimo de

500 m3/día y con un máximo de entre 2000 o 3000 m3/día.

4.2. Técnicas donde intervienen membranas

Podemos encontrar diferentes técnicas donde intervienen membranas,

dependiendo de la fuerza impulsora que se utiliza para hacer pasar las partículas

a través éstas.

La fuerza motriz es una diferencia de potencial químico o un gradiente de

concentraciones, la técnica se denomina diálisis; si el impulso lo produce una

corriente eléctrica, la separación de partículas se hará por electrodiálisis, y si la

responsable de la separación es una diferencia de presión, entonces la técnica

utilizada será la microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración o osmosis inversa

en función del tamaño de la partícula a separar.


- 31 -

4.2.1 Electrodiálisis (ED)

La electrodiálisis es una técnica poco utilizada debido a sus elevados costes

energéticos. Esta técnica se basa en la electrólisis y se produce cuando se aplica

una tensión eléctrica entre dos electrodos, de manera que los cationes disueltos

son atraídos por el cátodo (electrodo de polaridad negativa), mientras que los

aniones disueltos se dirigen hacia el ánodo (electrodo de polaridad negativa).

Figura 7 Diagrama de flujo de la electrodiálisis

Para que se produzca el proceso de electrodiálisis se requiere:

- Un número par de membranas para que todos los aniones y cationes se

vean atraídos y estos no queden libres.

- Láminas inertes entre las membranas para facilitar y dirigir el flujo de

agua.

- Los dos electrodos deben estar alimentados por una tensión eléctrica

continua.

En las pilas de electrodiálisis se lleva a cabo el proceso de separación de sales,

formadas por una membrana catiónica, otra aniónica, un separador de paso de

agua desalada y otro de agua concentrada. Todos estos elementos tienen unas

determinadas perforaciones, de tal manera que al sobreponerlas se forman unos

conductos de pasos que constituyen los canales de alimentación y de producto.

También hay unos canales adicionales que extraen los gases formados en las

reacciones químicas que se producen en los electrodos.


- 32 -

4.2.1. Osmosis inversa, microfiltración y ultrafiltración

Son técnicas que se diferencian entre sí por el tamaño de las partículas que son

capaces de separar. En el próximo capítulo se detallan los procesos de

separación de sales por membranas.

Una de las membranas más empleadas son las fabricadas por acetato de celulosa

puesto que se caracterizan por trabajar a presiones muy elevadas y por ser muy

resistentes.

Las membranas de nano filtración están fabricadas a base de PVDF y se

caracterizan por separar el 95% de los iones bivalentes como por ejemplo el

calcio y el magnesio. En cambio, para los iones monovalentes como por ejemplo

el sodio y el cloro, solamente tienen una capacidad de separación de entre el 45

y el 60%. Este tipo de membranas tienen la capacidad de retener

microcontaminantes como los pesticidas, las bacterias o los virus.

Las membranas de microfiltración y ultrafiltración se emplean en etapas de

pretratamiento y se caracterizan por ser muy sensibles a la suciedad.

4.2.2 Resinas de intercambio iónico

El proceso de intercambio iónico se basa en el intercambio de cationes y aniones

existentes en el agua por otros como por ejemplo sodio, hidrógeno o los de la

propia resina.

La manera más común de utilizar este intercambio iónico es en la descalcificación

del agua, donde se sustituyen los iones calcio y magnesio por los iones sodio de

la propia resina.

Para regenerar la membrana, se utiliza una disolución de cloruro de sodio al 10%

que se dispone a contracorriente.

También podemos encontrar resinas fabricadas a base de iones H+ e iones OH- .

Estos se caracterizan por intercambiarse con cualquier anión y así poder eliminar

cualquier tipo de sal contenida en el agua.

4.3. Otras técnicas

Entre las técnicas de desalinización se destaca la congelación, la destilación por

membranas y la evaporación solar.


- 33 -

4.3.1 Congelación

Esta técnica se puede definir en dos procesos, por expansión del agua o por la

congelación con la ayuda de un agente refrigerante.

La expansión del agua se produce cuando el agua de mar se congela

parcialmente a una presión absoluta de mmHg y a -4ºC, esto provoca una

evaporación acompañada de una congelación por enfriamiento. Su principal

problema es mantener las condiciones de vacío puesto que es necesario aspirar

continuamente el vapor de agua formado con la ayuda de un compresor o por

absorción en una solución hidroscópica.

Para la congelación con ayuda de un agente refrigerante se utiliza un refrigerante

auxiliar que tiene una tensión de vapor superior a la del agua y que no sea

miscible en ella.

4.3.2 Destilación por membranas

En este proceso, se calienta el agua salada para producir vapor, esta se expone a

una membrana que deja pasar el gas pero no el agua. Después de que el vapor

haya atravesado la membrana se condensa sobre una superficie fría para

producir agua potable.

El líquido obtenido no puede atravesar la membrana y es por eso que se separa y

se recoge en el exterior de la planta.

Los inconvenientes más destacados son, que se necesita mucha energía para

bombear el producto y que son plantas que ocupan mucho espacio.

Una de las ventajas que tiene esta técnica es su simplicidad y el hecho de que

operan con pequeños diferenciales térmicos. Esto provoca que sea una

tecnología muy utilizada en situaciones en las que se disponga de energía

térmica.

4.3.3 Evaporación solar

Este proceso consiste en calentar el agua salada a través de los rayos solares

produciendo así, vapor de agua que se condensa posteriormente sobre una

superficie fría recogiendo después este condensado como agua producto.

Un ejemplo de esta tecnología se encuentra en los embalses- invernaderos

solares, donde el agua se almacena en una piscina y por acción del sol esta se


- 34 -

calienta y se evapora. Este vapor se condensa gracias a una cubierta de cristal o

plástico.

Figura 8 Esquema de un colector solar para destilación


- 35 -

CAPITULO 5.

OSMOSIS INVERSA

5.1 Introducción

La osmosis inversa es un proceso físico natural basado en el fenómeno de la

difusión. Antes de centrarnos en el principal tema del proyecto, se hará una

pequeña introducción histórica sobre esta técnica.

El fenómeno de la osmosis fue descubierto por el francés J.A. Nollet, cuyos

trabajos sobre la difusión a través de membranas animales fueron publicados en

1748.

Más de 100 años después, en 1855, A. Fick dio a conocer sus leyes para

describir, de forma aproximada, la difusión a través de membranas. Las primeras

explicaciones teóricas sobre la osmosis fueron dadas por J.A. Van’t Hoff en el año

1887.

El primer intento de utilizar la “ósmosis inversa” para desalar agua fue llevado a

cabo entre 1953 y 1959 por C.E. Reid y J.E. Breton en la Universidad de Florida.

Ambos descubrieron varias membranas sintéticas que presentaban un elevado

porcentaje de rechazo de sales, pero debieron abandonar el proyecto debido a

los bajos caudales de agua que producían.

Aunque C.E. Reid ha sido reconocido como el inventor de la “ósmosis inversa”, el

primer gran avance en este terreno tuvo lugar el año 1960, con la puesta a

punto por parte de S. Loeb y S. Sourirajan de membranas semipermeables, de

acetato de celulosa.


- 36 -

A partir del año 1962, en la Universidad de Los Ángeles, California (UCLA), se

construyeron y ensayaron las primeras plantas piloto. En junio de 1965 el agua

suministrada por una de las plantas piloto se incorporó a la red de agua potable

de la ciudad de Coalinga (California), siendo la primera planta del mundo que

suministró agua potable con este proceso.

En 1963 H.I. Mahon propuso una membrana de fibra hueca de acetato de

celulosa y, al año siguiente, R. Riley, puso de manifiesto la existencia de una

capa superficial extremadamente densa y fina en las membranas de acetato de

celulosa fabricadas según la técnica de Loeb y Sourirajan. En el mismo año, P.S.

Francis estableció el concepto de membrana compuesta de capa fina y U. Merten

propuso las expresiones matemáticas que gobiernan los flujos de soluto y

solvente en la “ósmosis inversa”.

La investigación en este campo sufrió un nuevo impulso en 1968, cuando J.

Westmoreland, y posteriormente, D. T. Bray inventaron y patentaron la

configuración espiral para los módulos.

En 1971 H.H. Hoehn y J.E. Richter patentaron una membrana de fibra hueca

fabricada con una poliamida aromática.

En 1981 se produjo otro considerable adelanto con la puesta a punto por parte

de J.E. Cadotte, mediante la técnica de policondensación interfacial de las

membranas compuestas de capa fina fabricadas con una poliamida totalmente

aromática.

Las primeras plantas industriales que permitieron obtener agua potable a partir

de agua de mar con este proceso, en un solo paso, se instalaron en la segunda

mitad de la década de los años setenta.

5.2 Fundamento teórico

Como se ha comentado anteriormente, la osmosis es un proceso basado en el

principio de la difusión, pero con la diferencia que las dos soluciones están

separadas en dos compartimentos por una membrana semipermeable.

La difusión se da cuando dos soluciones entran en contacto, una que contiene

una concentración de soluto C1 y otra que contiene una mayor concentración de

esta. El fenómeno de la difusión se da cuando la solución que contiene más

soluto se mueve hacia la que contiene menos, mientras que el disolvente se

dirige en sentido contrario.


- 37 -

Figura 9 Fenómeno de la osmosis

La membrana semipermeable tan solo permite la difusión del disolvente de las

soluciones, de manera que el soluto (sales) es absorbido por la membrana

permitiendo que el agua (disolvente) se difunda a través de la membrana

haciendo aumentar el nivel del compartimento que tiene una concentración de

sales superior (c2).


La presión osmótica (π) es la diferencia de presiones si una de las disoluciones

fuera agua pura (c=0).


- 38 -

En el compartimiento 2 se aplica una presión superior a Δπ, de modo que la

disolución que contiene más sales (c2) atraviesa la membrana hasta llegar al

compartimiento 1. De este modo, se consigue que la membrana semipermeable

absorba todas las sales disueltas contenidas en c1.


El proceso de osmosis inversa se empela para la desalinización del agua de mar.

A continuación se muestra un diagrama de flujo donde se indican los pasos

generales de una planta desalinizadora de agua:

Figura 12 Desalación de agua por osmosis

El agua de mar es bombeada a alta o media presión hacia una membrana

semipermeable. Llegado a este punto, la alimentación se separa en dos flujos,

uno con una concentración de salmuera muy elevada y otro con menor

concentración que es el producto.


- 39 -

5.3 Diferencias con otros procesos de

membranas

El proceso de osmosis se diferencia de otros procesos de membranas como por

ejemplo filtración o microfiltración en los siguientes aspectos:

En la filtración todo el caudal pasa a través del elemento separador, el cual

impide el paso de partículas sólidas de un determinado tamaño. Mientras

que en la osmosis inversa, solamente una parte del caudal de alimentación

pasa a través de la membrana constituyendo el producto, mientras que el

resto se elimina sin pasar a través de la membrana dando lugar al

rechazo.

En el proceso de osmosis inversa no hay acumulación del material

separado sobre la superficie de la membrana, como en el caso de la

filtración, puesto que el rechazo es el que arrastra este material.

En la filtración el flujo de agua a tratar es perpendicular a la membrana,

mientras que en la osmosis inversa el flujo es paralelo.

Tanto en el proceso de osmosis como en el de ultrafiltración las partículas

de dimensiones coloidales son separadas a través de una membrana o

filtro, pero se diferencian entre sí por la dimensión de las partículas que

son capaces de separar.

5.4 Ecuaciones Fundamentales

El proceso de desalinización mediante osmosis inversa está definido por una

serie de ecuaciones, las cuales se utilizan para diseñar y realizar las instalaciones

de una desalinizadora.

Si partimos de los flujos o caudales que se generan en el proceso podemos

distinguir:

Flujo o caudal de alimentación que es el que se pretende desalar y se

aplica en un lado de la membrana: Fa

Flujo o caudal de producto, que corresponde al agua a la que se le han

eliminado o reducido las sales: Fp.


- 40 -

Flujo o caudal de concentrado (rechazo), que arrastra las sales que han

sido separadas por la membrana y que se depositarían sobre ella: Fr

Figura 13 Esquema de entrada y salida de caudales

La relación entre las magnitudes es:

Fa = Fp + Fr

Del mismo modo tendremos las concentraciones del agua de alimentación, Ca;

producto, Cp; y rechazo Cr, relacionado entre sí también mediante:

Ca Fa = Cp Fp + Cr Fr

A partir de aquí se consideran las ecuaciones principales que hacen referencia a

la membrana que son las siguientes:

5.4.1 Ecuación de flujo de agua

Fa = A (Pm - cØm )

Siendo:


- 41 -

Fa = el caudal de agua que atraviesa la membrana en l/m2/hora.

A = coeficiente de transporte de la membrana en l/m2/hora atm.

Pm = presión diferencial a través de la membrana en atm, o Kg/ cm2.

cØm = presión osmótica diferencial a ambos lados de la membrana, en atm o

Kg/cm2.

El coeficiente A es característico de cada membrana y depende de varios factores

como por ejemplo el espesor de la membrana, la temperatura o la composición

química de la solución.

De esta ecuación se deduce que el caudal es directamente proporcional a la

presión neta aplicada, es decir, a la diferencia de presiones que aparece entre

paréntesis en la fórmula, y al coeficiente de transporte; es decir, a una

característica propia de la membrana y a otra propia del funcionamiento.

Por ello, si el coeficiente de transporte aumenta, el caudal también lo haría, sin

que fuera preciso aumentar la presión neta. En esas condiciones mantendríamos

el mismo caudal aplicando una presión menor. Esta es la característica principal

que se busca, junto con el rechazo de sales, en el proceso de mejora de

membranas.

Como, de los dos caudales en que se bifurca el caudal a tratar, uno de ellos, la

salmuera, concentra las sales rechazadas, éstas en mayor o menor cantidad se

van acumulando sobre la superficie de la membrana, produciendo el fenómeno

conocido cómo concentración de la polarización.

Este fenómeno incrementa la presión osmótica de la solución de concentrado y

por tanto, de acuerdo con la ecuación anterior, haría disminuir la presión neta y

en consecuencia el flujo o caudal de agua a través de la membrana.

Pero además el caudal de una membrana depende de otros factores como por

ejemplo:

Espesor de la membrana

Dimensión de los poros y su distribución en la superficie de la membrana.

Condiciones hidrodinámicas.

La disminución del espesor de la membrana ha sido una constante de la

investigación a lo largo de los años, pero esta característica debe conjugarse con


- 42 -

un tamaño de poros adecuados para rechazar un porcentaje suficientemente

elevado en sales, y con una resistencia adecuada para soportar las presiones de

funcionamiento.

En los últimos tiempos se ha conseguido mejoras muy notables en membranas

de agua salobre, que funcionan a bajas presiones; sin embargo, las membranas

de agua de mar que deben soportar presiones muy elevadas no han logrado

avanzar en la misma magnitud.

El caudal que atraviesa la membrana queda definido en las condiciones de

presión y temperatura predeterminadas, y en cada situación deben aplicarse las

correcciones oportunas para adaptarlo a las condiciones reales de

funcionamiento; esto es lo que se conoce como normalización de la membrana.

5.4.2 Ecuación de transporte de las sales

Fs = Ks ( Ca – Cp )

Donde:

Fs = flujo de sales, en g/cm2/seg.

Ks = coeficiente de transporte de sales en cm/seg.

Ca = concentración de sales en el agua de alimentación, en g/cm3.

Cp = concentración de sales en el agua producto, en g/cm3.

La polarización aumenta la concentración de sales en el agua de alimentación,

Ca, a medida que el caudal avanza a lo largo de la membrana. Por tanto,

aumenta el flujo de sales Fs y hace empeorar la calidad del producto.

En esta ecuación se ve que no existe dependencia directa entre la presión y el

flujo de sales; es decir, al aumentar la presión no mejora el transporte de sales,

ni por tanto el rechazo de sales.

Si en cambio, mejora el caudal de permeado, por lo que el efecto resultante es

una mejora de la calidad, dado que la misma cantidad de sales se disuelven en

un volumen mayor.

5.4.3 Rechazo de sales

RS (%) = (1 – Cp/ Ca)* 100


- 43 -

Es el parámetro más importante de la membrana y se basa en el proceso de

fabricación y en los polímeros que forman la membrana, constituye el Know-how

de cada fabricante.

Sin embargo, este valor para cualquier membrana varía para los distintos iones.

Los iones trivalentes, por ejemplo, son rechazados mejor que los divalentes y

éstos a su vez mejor que los monovalentes. El disminuir el peso molecular en

este sentido es lo que ha llevado a veces a considerar la ósmosis inversa como

una especie de filtración a escala molecular.

5.4.4 Paso de sales

PS (%) = Cp/ Ca *100

Por tanto:

RS = 100 – PS

La determinación de todos estos parámetros se hace en condiciones específicas

determinadas por cada fabricante, aunque suelen estandarizarse en cuanto a

presión, temperatura, salinidad del agua preparada artificialmente, y en

ocasiones recuperación.

5.4.5 Recuperación

También conocida como conversión del sistema (recovery), es el porcentaje de

producto que se obtiene a partir de un determinado volumen de agua de

alimentación:

R (%) = Fp / Fa * 100

Fp y Fa medidos en las mismas unidades, m3/hora o m3/día.

Este factor es muy distinto según se trate de membranas individuales o de

módulos en los que intervienen más membranas colocadas en serie.

En las membranas espirales, por ejemplo, dicho factor no suele ser superior al

12-15% si se trata de membranas de agua salobre y del 10% en caso de agua

de mar.


- 44 -

En membranas de fibra hueca, sin embargo, dicho factor se eleva hasta el 85%

en agua salobre y al 60% en agua de mar.

Para elevar la conversión de un sistema de membrana es necesario incrementar

el número de pasos o escalones de producción.

5.4.6 Concentración del producto

Cp = (1-RS) (Ca- Cr) /2

5.4.7 Concentración del rechazo

Cr = RS Ca / (1-R)

Este parámetro es importante conocerlo en el diseño, para establecer la forma de

eliminación de un caudal, que según los casos puede ser importante y

potencialmente contaminante.

En los casos de aguas salobres de salinidad moderada, puede incluso ser

aprovechado recirculándolo a la cabecera del sistema.

A través de esta ecuación se ve también claramente cómo se puede influir en la

calidad del rechazo para que no se creen problemas en su eliminación,

decidiendo desde el diseño de la instalación, el tipo de membrana a elegir y la

conversión del sistema.

5.4.8 Proporción (ratio) de reducción

Ca/Cp = 1/(1-RS)

Este factor es muy indicativo de la calidad de la membrana y sobre todo permite

ver claramente la diferencia entre unas y otras.

Por ejemplo, si una membrana tiene un rechazo de sales del 98,5% tendríamos:

Ca/Cp = 1/(1-0,985) = 66,6 L


- 45 -

Para un RS del 99 %:

Ca/Cp = 1/(1-0,99) = 100/1

Es decir, que en el primer caso, la reducción es de 66,6 a 1 y en el segundo de

100 a 1. Pero más significativo todavía es este valor en el caso de las

membranas de agua de mar.

Si RS fuera del 99,3 % sería:

Ca/Cp = 1/(1-0,993) = 142,8/1

Pero si fuera sólo un poco superior 99,5 %:

Ca/Cp = 1/(1-0,995) = 200/1

Es decir, en teoría ese pequeño porcentaje del 0,2% mejora la calidad de una

manera notablemente, casi en un 30%. De ahí que para desalar agua de amr en

una sola etapa se necesitan membranas con rechazo de sales igual o

preferentemente superior al 99,3%.


- 46 -

CAPITULO 6.

MEMBRANAS DE

OSMOSIS INVERSA

6.1 Introducción

Las investigaciones sobre membranas de desalación de agua se remontan a

principios del siglo XX donde se realizan pruebas de separación de sales

mediante membranas.

Las primeras experiencias donde las membranas podían ser empleadas en

desalación fueron realizadas en 1953. Se utilizaron membranas planas de

diferentes materiales y se comprobó que las de acetato de celulosa eran las más

prometedoras, aunque producían flujos muy pequeños.

La búsqueda de nuevos materiales que mejoraran las prestaciones de los

anteriores y especialmente la resistencia al cloro, ha continuado durante muchos

años, de forma que se ha llegado a obtener membranas de mayor caudal y con

un coste de operación muy inferior a las anteriores.

Las membranas de osmosis inversa deben estar preparadas para resistir

presiones mayores a la diferencia de presiones osmóticas con dos soluciones. En

el caso del el agua de mar esta presión puede ascender entre 50 y 90 bares.


- 47 -

Las membranas se pueden clasificar en función de diferentes parámetros, en

función de estos, variará la capacidad de absorción y de flujo de agua por unidad

de superficie de la membrana.

6.2 Clasificación de las membranas

A continuación se muestra un cuadro resumen donde se indican los parámetros

de clasificación de las membranas de osmosis inversa.

PARAMETROS TIPOS

ESTRUCTURA Simétricas

Asimétricas

NATURALEZA Integrales

Compuestas por capa

fina

FORMA

Planas

Tubulares

Fibra hueca

COMPOSICIÓN

QUÍMICA

Orgánicas

Inorgánicas

CARGA SUPERFICIAL

Neutras

Catiónicas

Aniónicas

MORFOLOGIA DE LA SUPERFICIE

Lisas

Rugosas

PRESIÓN DE TRABAJO

Muy baja

Baja

Media

Alta

TÉCNICA DE

FABRICACIÓN

De máquina

Dinámica

Tabla 2 Clasificación de las membranas


- 48 -

6.3 Estructura de las membranas

La estructura de las membranas puede ser de dos tipos: simétricas y

asimétricas.

6.3.1. Simétricas

En este tipo de membranas la sección transversal ofrece una estructura porosa

uniforme de modo que no existen zonas de densidad superior en cualquiera de

las caras de la membrana.

Este tipo de estructura se caracteriza por presentar una elevada permeabilidad al

solvente y un rechazo bastante bajo de sales, de modo que no favorece el

proceso de osmosis inversa.

6.3.2. Asimétricas

Las membranas asimétricas están formadas por dos capas; una primera, muy

densa y fina denominada “capa activa” que atúa cómo una barrera permitiendo

el paso del solvente e impidiendo el del soluto. La segunda capa actúa como

soporte de la primera capa y ofrece una resistencia al paso del solvente muy

pequeña.

Figura 14 Sección transversal de una membrana de osmosis inversa


- 49 -

6.4 Naturaleza de las membranas

Las membranas pueden ser de dos tipos, integrales y compuestas por capa fina.

6.4.1. Integrales

Las membranas asimétricas integrales se caracterizan porque existe una

continuidad entre la capa activa y el lecho poroso. Es una capa formada por un

único material donde su porosidad aumenta progresivamente.

El espesor de la capa activa es de aproximadamente 0,25 micras, mientras que

el del lecho poroso es de unas 99,75 micras.

Este tipo de membranas presenta un inconveniente, si las características de la

capa activa mejoran, los del lecho poroso empeoran.

Figura 15 Sección transversal de una membrana integral

6.4.2 Compuestas por capa fina

Estas se caracterizan porque la “capa activa” y el lecho poroso son de diferente

material.

Las membranas de capa fina son la evolución tecnológica de las capas integrales,

y presentan las siguientes ventajas respecto las segundas:

- Cada capa se puede optimizar de manera separada, dependerá del tipo de

agua que se trate.


- 50 -

- Se puede modificar el espesor de la capa activa ajustándolo a las necesidades

de cada aplicación.

- Se puede alterar la porosidad de la capa activa y por tanto, el porcentaje de

rechazo de sales y el flujo de permeado.

Figura 16 Sección transversal de una membrana compuesta de capa fina

6.5 Forma de las membranas

Las membranas presentan tres tipos diferentes de forma una vez fabricadas:

6.5.1 Membranas planas

Presentan una capa activa plana, se fabrican en forma de lamina de papel

continuo y se caracterizan porque pueden adoptar diferentes formas geométricas

en función de la técnica utilizada.


- 51 -

6.5.2. Membranas tubulares

Están constituidas en forma de tubo hueco. Su diámetro puede oscilar entre 6 y

25mm y la capa activa se encuentra en la superficie interior del tubo, mientras

que el resto de la superficie actúa como lecho poroso.

Figura 17 Esquema de circulación de flujos de una membrana tubular

6.5.3 Membranas de fibra hueca

Este tipo de membranas son como un tubo capilar. Su diámetro interior oscila

entre 42 y 120 micras mientras que su diámetro exterior oscila entre 85 y 250

micras dependiendo de la aplicación y del fabricante.

Figura 18 Sección transversal de una membrana de fibra hueca


- 52 -

Las membranas de fibra hueca que se fabrican suelen ser exclusivamente

integrales puesto que es muy difícil trabajar en “capa fina” cuando se trata de

fibras de espesor muy fino.

Figura 19 Membranas de fibra hueca

6.6 Composición química de las membranas

En función de la composición química de la capa activa, podemos clasificar las

membranas en dos grandes grupos:

6.6.1 Membranas orgánicas

Están formadas por una capa activa fabricada a partir de polímeros o

copolimeros orgánicos. Estos materiales son muy abundantes pero no todos son

aptos para la osmosis inversa.


- 53 -

De todos los compuestos orgánicos existentes, los más adecuados para la

osmosis inversa son los siguientes:

Acetato de celulosa (CA)

Se obtiene de tratar la celulosa procedente del algodón y la madera con ácido

acético.

A partir del acetato de celulosa modificado, se han fabricado una gran

diversidad de membranas en función de los tratamientos complementarios a

los que se someten después de su formación.

A continuación se muestra una representación gráfica de la evolución de la

esperanza de vida de una membrana de acetato de celulosa en función de la

temperatura y del pH de trabajo.

Figura 20 Evolución de la esperanza de vida de una membrana de

acetato de celulosa en función de la temperatura y del pH.

Triacetato de celulosa (CTA)

Este compuesto se comporta mucho mejor que el anterior en cuanto la

hidrólisis. Esto provoca que se pueda trabajar en una gama de pH mucho más

amplia.


- 54 -

Este tipo de membranas tienen los mismos inconvenientes que las anteriores

añadiendo además un caudal de permeado por unidad de superficie muy

deficiente.

Poliamidas aromáticas (AP)

Dentro del grupo de las poliamidas aromáticas, existen dos polímeros con

unas características de resistencia química muy parecidas: la poliamida

aromática lineal y la poliamida aromática con entrecruzamientos.

El primer tipo se utiliza para fabricar membranas integrales, mientras que la

poliamida aromatica entrecruzada presenta una menor compactación y un

mejor comportamiento ante los oxidantes.

Poliéter-urea

Se utiliza para la fabricación de membranas compuestas de “capa fina”. Este

tipo de membranas contienen un exceso de grupos amina, lo que provoca una

naturaleza catiónica muy fuerte.

Poliacrilonitrilo

Estas membranas tienen un buen comportamiento ante los disolventes

orgánicos. Se caracterizan por tener un alto porcentaje de desecho de

sustancias orgánicas. En cuanto al desecho de sales minerales y flujo de

permeado, se puede decir que es mucho menor en comparación con las

membranas fabricadas con poliamidas aromáticas.

Polibencimidazola

Presenta una gran resistencia a pH extremos así como a diferentes productos

químicos. Pero también presenta algunos inconvenientes como por ejemplo la

pérdida de caudal y el bajo desecho de sales.


- 55 -

Polipiperacidamidas

Son compuestos muy resistentes al cloro y a otros oxidantes. Este material

permite fabricar tanto membranas integrales como compuestas para capa

fina.

Polifurano sulfonado

Las membranas fabricadas con este compuesto se caracterizan por eliminar

muy bien las sales y los solventes orgánicos, pero son muy sensibles a la

oxidación, incluso pueden llegar a destruirse con el oxígeno del propio aire.

Esta desventaja limita mucho su utilización.

Polisulfona sulfonada

Puede llegar a ser un polímero ideal puesto que contiene las ventajas de la

poliamida junto con el añadido de resistir al cloro libre y a otros compuestos

oxidantes. Pero el inconveniente que presenta es que para que presente flujos

de permeado y desecho de sales adecuados se necesita un determinado

contenido de grupos sulfonicos, condición que resulta muy difícil de conseguir.

6.6.2 Membranas inorgánicas

El objetivo de las membranas inorgánicas es corregir las limitaciones de las

membranas orgánicas, la estabilidad química y la resistencia a la temperatura.

Podemos clasificar este tipo de membranas en cuatro grandes grupos:

Cerámicas

El producto cerámico más utilizado para la fabricación de este tipo de

membranas es la albúmina (Al203).

De vidrio

Las membranas de vidrio están fabricadas generalmente a partir de cuarzo,

ácido bórico i carbonato sódico, pero se les puede añadir óxido potásico,


- 56 -

óxido de calcio y albúmina para poder aumentar la resistencia a los

compuestos alcalinos. Cuando estos elementos se someten a temperaturas

elevadas, se fusionan y se obtiene una mezcla de dos fases, una de vidrio de

silicio y otra de ácido bórico. Con esta técnica se pueden fabricar membranas

planas, tubulares o capilares.

Fosfazenos

Este compuesto puede soportar temperaturas de hasta 250ºC en presencia

de disolventes o ácidos y bases fuertes.

Carbonos

Este tipo de membranas presentan una estructura compuesta. El lecho

poroso suele ser de carbono sintetizado mientras que la capa filtrante se

fabrica a partir de óxidos metálicos a base de zicronio(Zr02). Las membranas

compuestas de carbono solamente se utilizan en procesos de microfiltración y

ultrafiltración, aunque no existe ninguna membrana de esta naturaleza en el

mercado. Una de las ventajas más destacadas de este compuesto es su gran

capacidad de soportar valores extremos de pH y temperaturas de hasta

300ºC, aunque tienen un coste muy elevado y presentan una gran dificultad

para elaborar módulos.

6.7 Otras características

A parte de las características mencionadas anteriormente podemos encontrar

otro tipo de características a tener en cuenta para diferenciar una membrana de

osmosis inversa:

6.7.1 Carga superficial

Los polímeros orgánicos con los que se fabrican las membranas de osmosis

inversa tienen en su estructura molecular un exceso de grupos químicos que


- 57 -

proporcionan una cierta naturaleza eléctrica a la capa activa. Esta carga eléctrica

se mide a partir del potencial. A partir de este, las membranas pueden ser o bien

neutras, si el potencial es nulo, o bien aniónicas o catiónicas, si la carga es

positiva o negativa.

6.7.2 Morfología de la superficie

La morfología de la superficie tiene una gran importancia des del punto de vista

de la limpieza. Si una superficie es rugosa, se ensuciará mucho más rápido y

será mucho más difícil limpiarla.

6.7.3 Presión de trabajo

Las membranas pueden trabajar a cuatro presiones diferentes:

- A presión muy baja, generalmente entre 5 y 10 bares. Este tipo de

membranas se emplean para aguas con una salinidad baja.

- A presión baja, con valores que oscilan entre 10 y 20 bares.

- A presión media, con valores que oscilan entre los 20 y 40 bares. Este tipo de

membranas se emplean para desalar aguas con una concentración en sales

de entre 4.000 y 10.000 mg/l.

- Y por último, a alta presión, con unos valores de entre 50 y 80 bares.

6.7.4 Técnica de fabricación

Podemos diferenciar dos técnicas, fabricación de máquina y fabricación dinámica.

En la fabricación de máquina, tanto las reacciones que intervienen en su

formación como su propia fabricación tienen lugar en una máquina, tal y como

indica su nombre. Mientras que en el caso de la fabricación dinámica, las

membranas se fabrican directamente en la propia instalación donde estas se

utilizaran.


- 58 -

6.8 Vida útil de las membranas

La vida de una membrana depende generalmente del tipo de material y de las

condiciones de trabajo a las que se somete, como por ejemplo el pH y la

temperatura.

Para una membrana celulósica se le puede asignar una vida útil de entre 2 o 3

años, mientras que en el caso de las membranas poliamidas aromáticas se le

puede asignar una vida de unos 5 años aproximadamente.

6.9 Parámetros técnicos

Una membrana viene definida por una serie de parámetros técnicos que son los

empleados a la hora de diseñar una instalación de una planta desalinizadora.

Estos parámetros son los siguientes:

6.9.1 Rechazo

Es la característica principal de una membrana y permite definir su campo de

actuación en relación con el agua que se desea tratar. Dentro de este punto de

vista, podemos caracterizar dos parámetros:

- Paso de sales, que es el porcentaje de sales que pasan a través de la

membrana. Se determina midiendo la concentración de sales tanto del agua

de alimentación como la del producto.

- Rechazo de sales, que es el porcentaje de sales que rechaza la membrana.

6.9.2 Presión

La presión a la que funciona una membrana debe ser la necesaria para vencer la

presión osmótica entre las soluciones existentes a un lado y a otro de la

membrana, y a su vez, poder dar un caudal suficiente. Hay que tener en cuenta

que existe una presión máxima de operación que nunca se puede superar.


- 59 -

6.9.3 Temperatura

Este parámetro varía en función de la zona y de la época del año en que se haga

el proceso, pero hay que tener en cuenta que las membranas soportan una

temperatura máxima de hasta 45 ºC aproximadamente.

6.9.4 Conversión

Es la relación expresada en porcentaje, del caudal que se puede desalar a partir

de un determinado caudal de alimentación.

Esta conversión está limitada por la concentración de sales existente en la

salmuera o rechazo, puesto que su poder de disolución es limitado y viene

determinado por el índice de solubilidad de cada sal. Una vez sobrepasado este

índice, la sal empieza a precipitar provocando la obstrucción de los poros de la

membrana.

Cuanto menor es la conversión, menor es el riesgo de precipitación de sales,

hecho que garantiza el funcionamiento prolongado de la instalación. Una de las

maneras para mejorar la conversión de la instalación es o bien regulando el pH,

o la temperatura o bien añadiendo antiincrustantes que permiten mantener las

sales en un estado se supersaturación en la salmuera.

6.9.5 Factor de ensuciamiento

Este factor depende de las condiciones físicas y/o químicas del agua a tratar y es

muy importante puesto que hace disminuir las prestaciones de la membrana.

6.10 Variación de los parámetros

Hay que tener en cuenta que las condiciones varían para cada instalación, por lo

que hay que hacer referencia a la variación de las características de

funcionamiento:


- 60 -

6.10.1 Variación con la temperatura

En todo sistema de osmosis inversa existen unas temperaturas máximas y

mínimas de operación impuestas por la propia membrana. La temperatura

mínima a la que se puede operar es de 0ºC, mientras que la máxima está

comprendida entre 35 y 45ºC. El funcionamiento óptimo generalmente se

establece entre 24 y 27ºC.

Si la temperatura se mantiene constante también lo hace la productividad,

mientras que si la temperatura aumenta, también lo hace el caudal. Esto es

debido a la disminución de la viscosidad del agua y por tanto su mayor difusión a

través de la membrana.

Al refrigerar el agua se puede aumentar la presión, la conversión y se mejora la

calidad del producto final, es decir, del agua tratada.

6.10.2 Variación con la presión

Generalmente, cuando se aumenta la presión, también aumenta la

productividad. Pero a largo plazo esto provoca una compactación de la

membrana, que a su vez reduce el caudal hasta un 25%.

Hay que tener en cuenta que la presión también influye sobre la conductividad

del producto final, puesto que al aumentar el flujo a través de la membrana

disminuye la conductividad.

Tal y como se ha comentado anteriormente, la presión de alimentación influye

tanto en la conductividad como en la productividad. Una disminución de la

presión afecta a la estabilidad mecánica del equipo, mientras que un aumento

produce daños importantes en la membrana.

Aunque ni el flujo de sales ni el gradiente de concentración a través de la

membrana están directamente afectados por la variación de la presión, hay que

tener en cuenta que si la presión se reduce, pasa menos agua a través de la

membrana mientras que el paso de sales permanece constante. Esto provoca un

aumento de concentración de sal por unidad de volumen de agua producto, y por

tanto, una mayor salinidad de ésta.

6.10.3 Variación con el pH

El rechazo de sales de las membranas depende del pH. Cada material tiene un

pH al que el rechazo es máximo, pero hay que tener en cuenta que no todas las


- 61 -

membranas reaccionan de la misma manera en cuanto a la variación del pH del

agua de alimentación.

Las membranas de acetato de celulosa son muy sensibles a las variaciones de

pH, por lo que solamente pueden trabajar con valores comprendidos entre 4 y 7

de una forma continua y durante periodos reducidos. Fuera de estos valores, las

membranas se hidrolizan y pierden sus características de forma irreversible.

Las membranas de poliamida son mucho menos sensibles que las anteriores y

funcionan con valores de pH comprendidos entre 4 y 11, y en algunos periodos

pueden llegar a soportar valores de hasta 3 o 12.

Hay que tener en cuenta que el que una membrana pueda trabajar dentro de un

rango de valores determinados, esto no significa que sea eficiente de igual

manera en todos ellos. Generalmente existe un valor óptimo en el que la

membrana tiene el mayor rechazo de sales y por tanto, conviene trabajar lo más

cerca posible de este valor.

6.11 Módulos de membranas

Las membranas deben colocarse en la instalación en una estructura resistente

que las mantenga inmóviles ante las presiones que se aplican.

Asimismo la colocación de las numerosas membranas de que puede constar una

instalación debe ocupar el menor espacio posible. A esta estructura se le

denomina módulo.

Un módulo es una agrupación de membranas con una configuración

determinada, que forma la unidad elemental de producción.

Los principales objetivos que se persiguen para la fabricación de estos módulos

son los siguientes:

- Obtener el máximo rendimiento de las membranas.

- Conseguir un sistema lo más compacto posible.

- Minimizar los fenómenos de polarización de las membranas.

- Facilitar la sustitución de las membranas deterioradas.

- Mejorar la limpieza de las membranas sucias.

Las configuraciones disponibles para los módulos o unidades de producción son

las siguientes:


- 62 -

6.11.1 Módulos de placas

Este tipo de configuración es el más antiguo. Está formado por un conjunto de

membranas planas, recortadas en forma rectangular o de disco circular. Se

apoyan sobre mallas de drenaje o placas porosas que les sirven de soporte. Las

membranas se mantienen separadas entre sí por medio de espaciadores cuya

anchura es del orden de los 2 mm.

El módulo se obtiene apilando “paquetes” formados por espaciador-membrana-

placa porosa-membrana tal y como se muestra en la siguiente figura:

Figura 21 Módulo de placas

El módulo formado, se comprime mediante un sistema de espárragos de manera

que pueda soportar la presión de trabajo. La estanquidad se obtiene mediante

juntas elásticas colocadas en los extremos. La misión de los separadores o

espaciadores es triple:

- Separar las capas activas de dos membranas consecutivas.

- Lograr un correcto reparto hidráulico de la solución a tratar sobre las

membranas permitiendo el paso de líquido entre ambas.

- Recoger de manera uniforme el rechazo impidiendo la formación de caminos

preferenciales.

Las placas soporte, además de suministrar resistencia mecánica a la membrana,

deben recoger el permeado de forma uniforme y evacuarlo al exterior.


- 63 -

6.11.2 Módulos tubulares

El nombre de esta configuración se debe a que los módulos se fabrican a partir

de membranas tubulares y tubos perforados o porosos que les sirven de soporte,

pudiendo así resistir el gradiente de presiones con que debe trabajar.

Como esta configuración suele utilizarse para el tratamiento de líquidos con un

alto contenido en contaminantes o partículas en suspensión, se colocan

dispositivos especiales destinados a producir turbulencias que evitan que estas

sustancias en suspensión se almacenen en la superficie de las membranas.

6.11.3 Módulos espirales

Formados por membranas planas enrolladas en espiral alrededor de un tubo

central.

Cada paquete, tal y como se muestra en la siguiente figura, consta de una

lámina rectangular de membrana semipermeable doblada por la mitad de forma

que la capa activa quede en su exterior. Entre las dos mitades se coloca un tejido

provisto de diminutos canales para recoger el permeado que atraviese la

membrana y conducirlo hacia el tubo central de recogida.

Figura 22 Módulo en espiral

Encima de la capa activa de la membrana se coloca una malla provista de

canales de distribución para repartir homogéneamente la solución de aporte

sobre toda la superficie de la membrana.

Para conseguir la estanquidad entre la solución de aporte y el permeado se

colocan, en los laterales de la lámina de osmosis inversa, cordones de cola entre


- 64 -

el tejido colector de permeado y las membranas, de forma que el sellante

penetre totalmente en los tejidos.

Los laterales del tejido colector del permeado se colocan igualmente al tubo

central que es de material plástico y va provisto de orificios.

El paquete formado se enrolla alrededor del tubo central, dando lugar un cilindro

al que se colocan en sus extremos dos dispositivos plásticos para evitar su

deformación, tras lo cual se recubre el conjunto con una capa de resina epoxi

reforzada con fibra de vidrio para darle la rigidez y resistencia mecánica

necesarias.

Este tipo de módulos se fabrican en cuatro diámetros diferentes: 65 mm, 100

mm, 200 mm y 250 mm.

Generalmente los módulos suelen fabricarse enrollando varios paquetes de

membranas de longitud reducida. Por ejemplo, un módulo de 200 mm suele

llevar entre 16 y 18 paquetes.

La solución de aporte circula en dirección axial, paralela al tubo central,

conducida por la malla distribuidora existente entre las capas activas de dos

membranas consecutivas. El permeado que atraviesa la membrana es recogido

por el tejido colector, que lo lleva espiralmente al tubo central del que sale al

exterior por uno de sus extremos.

El rechazo o solución de aporte que no atraviesa la membrana continua su

avance en dirección axial, abandonando la malla distribuidora por el otro

extremo.

Los módulos aspirales se interconexionan en serie dentro de un tubo destinado a

soportar la presión de trabajo. En el interior de cada tubo pueden instalarse

hasta siete modulos, alcanzándose longitudes totales superiores a los siete

metros.

La solución de aporte, a medida que va atravesando los distintos módulos

instalados en serie, se va concentrando, siendo evacuada del tubo de presión por

el extremo opuesto a su entrada. El permeado puede ser recogido en el mismo

extremo que el rechazo o en el opuesto, según convenga.

6.11.4 Módulos de fibra hueca

Se llaman así porque se fabrican con varios centenares de miles de membranas

de fibra hueca dobladas en forma de U y colocadas paralelamente a un tubo

central.

Las membranas se fijan en ambos extremos mediante resina epoxi para dar

estabilidad al haz así formado.

La siguiente figura se muestra el esquema con la disposición de las fibras y la

circulación de los distintos flujos en un módulo de este tipo.


- 65 -

Figura 23 Módulo de fibra hueca

La solución de aporte se introduce a presión en el tubo central donde se reparte

de forma radial y uniformemente a través de todo el haz de fibras.

Cuando la solución a tratar entra en contacto con la superficie exterior de la fibra

donde se encuentra la capa activa, una parte de la misma, el permeado,

atraviesa la fibra moviéndose por su interior hueco hasta el extremo abierto.

Los finales abiertos de las fibras huecas están embebidos en una masa de resina

epoxi, constituyendo uno de los extremos del haz. Esta masa, una vez

mecanizada para abrir las fibras, se conoce con el nombre de placa tubular.

Cuando el permeado abandona el haz de la placa tubular, pasa a través de un

bloque poroso antes de alcanzar el exterior del modulo. El bloque poroso tiene

por misión lograr un correcto reparto hidráulico en la recogida del permeado y

por tanto, también en la distribución de la solución de aporte a través del haz de

fibras.

El rechazo se mueve hacia la placa de epoxi situada en el otro extremo del haz

de fibras, saliendo al exterior tras atravesar el espacio anular existente entre

esta y la carcasa exterior.

Una junta tórica situada en la placa tubular impide que el permeado se mezcle

con el rechazo.

El haz de fibras se instala en el interior de un tubo fabricado con epoxi y fibra de

vidrio cuya misión es soportar las presiones de trabajo.

6.12 Comparación entre las distintas

configuraciones

De las cuatro configuraciones explicadas anteriormente, las más utilizadas en la

ósmosis inversa son la espiral y la de fibra hueca.


- 66 -

Cada configuración presenta ventajas e inconvenientes, pero hay que tener en

cuenta el módulo que mejor se adapte a las características y situaciones

particulares que puedan presentarse.

A continuación se muestra un cuadro comparativo entre las diferentes

configuraciones existentes:

CARACTERÍSTICAS TIPO DE MÓDULO

PLACAS TUBULAR ESPIRAL

FIBRA

HUECA

Superficie de membrana

por módulo (m2) 15 - 50 1,5 - 7 30 - 34 370 - 575

Volumen de cada módulo

(m3) 0,30 -0,40 0,03 - 0,1 0,03 0,04 - 0,08

Caudal por módulo

(m3/día) 9 - 50 0,9 - 7 30 - 38 40 - 70

Grado de compactación

(m2 membrana por m3) 50 - 125 50 - 70 1000 - 1100 5000 - 14000

Productividad por unidad

superficie (m3/día por

m2) 0,6 - 1 0,6 - 1 1 – 1,1 0,1 – 0,15

Productividad por unidad

volumen (m3/día por m2) 30 - 125 30 - 70 1000 - 1250 900 - 1500

Conversión trabajo por

módulo (%) 10 10 10 - 50 30 - 50

Pérdida de carga por tubo

de presión (bar) 2 - 4 2 - 3 1 - 2 1 - 2

Tolerancia a sustancias

coloidales mala buena mala mala

Tolerancia a materia en

suspensión mala buena mala muy mala

Limpiezas mecánicas Regular bueno no aplicable no aplicable

Limpiezas químicas bueno bueno bueno bueno

Limpiezas agua a presión excelente bueno bueno bueno

Pretratamiento

Coagulación

+ filtración filtración

Coagulación

+ filtración

Coagulación

+ filtración

Tabla 3 Comparación entre distintas configuraciones


- 67 -

CAPÍTULO 7. UNIDAD

DE ÓSMOSIS INVERSA

7.1 Introducción

Aunque dentro de una misma configuración de membranas, existen módulos con

diferentes tamaños y, con distintas producciones, el caudal de permeado

necesario en una planta de osmosis inversa no coincide con el que puede

suministrar un único módulo. Es por este motivo, que en ocasiones hay que

agrupar un conjunto de módulos.

Cada módulo tiene una conversión máxima y mínima que dependerá del tipo de

membrana y sus características, de sus dimensiones, etc. Estos valores

determinan el porcentaje de recuperación del solvente como la concentración del

rechazo.

En ocasiones, tanto en el caudal como en la conversión de funcionamiento de la

unidad de producción a la que se desea trabajar, es necesario agrupar los

módulos de una determinada forma.

7.2 Agrupación de los módulos

Los módulos de una instalación se pueden agrupar en serie o en paralelo:


- 68 -

7.2.1 Módulos en paralelo

Este tipo de agrupación se utiliza tanto con módulos de placas, como tubulares y

de fibra hueca.

Esta disposición se usa para producir un caudal “n” veces superior al

suministrado por un módulo, siendo “n” el número de módulos instalados en

paralelo. La máxima conversión de trabajo que se puede conseguir con esta

agrupación es del orden del 40 al 50%.

Cuando los módulos trabajan en paralelo, la pérdida de carga entre el colector de

aporte y el de rechazo es la misma para todos ellos, lo que significa que el caudal

de aporte que llega a cada uno dependerá de su grado de atascamiento y del

caudal de permeado que produzca.

Figura 24 Agrupación de módulos en paralelo

7.2.2 Módulos en serie

Cuando los módulos se montan en serie, el caudal de rechazo de cada módulo

pasa a ser el aporte del siguiente y así sucesivamente. El permeado de los

distintos módulos se recoge en un colector común a todos ellos donde se van

mezclando los distintos flujos.

La agrupación de los módulos en serie hace que, para una conversión total

determinada, cada módulo trabaje con una conversión menor que si trabajase en

paralelo.

Esta agrupación se utiliza para reducir los fenómenos de polarización cuando los

flujos de permeado de las membranas son altos o cuando se trabaja con

elevadas conversiones.


- 69 -

Figura 25 Esquema de módulos en serie

7.3 Agrupación de etapas

Se denomina etapa al conjunto de tubos contenedores que trabajan en paralelo,

a la misma presión y alimentados desde la misma línea.

Si los módulos son de fibra hueca y de un solo haz, el número de tubos

contenedores coincidirá con el número de módulos y todos ellos trabajarán con

las mismas condiciones de presión y salinidad. Si los módulos son espirales, la

etapa estará formada por el conjunto de tubos contenedores o de presión que

trabajen en paralelo.

Para obtener una conversión global elevada, hay que agrupar las etapas. Esto se

puede hacer o bien mediante el rechazo en serie o bien mediante la recirculación

del rechazo.

7.3.1 Rechazo en serie

En esta agrupación, el rechazo de la primera etapa alimentará a la segunda y el

rechazo de ésta a la tercera.

No se suelen agrupar más de tres etapas en serie debido a que la producción de

cada etapa adicional, por encima de la tercera, sería muy reducida y muy

costosa.


- 70 -

Figura 26 Rechazo en serie

7.3.2 Recirculación del rechazo

Se basa en la recirculación total o parcial del rechazo mezclándolo con la solución

de aporte, tal y como se indica en la siguiente figura:

Figura 26 Montaje con recirculación del rechazo

Con este procedimiento se pueden alcanzar conversiones de hasta el 75% y por

tanto, concentraciones en el rechazo cuatro veces superiores a las de la solución

de aporte.


- 71 -

Con este montaje se consiguen velocidades sobre la superficie de las membranas

muy elevadas, reduciéndose de forma considerable los fenómenos de

polarización y los riesgos de ensuciamiento.

7.4 Agrupación de sistemas

Un sistema es el conjunto de etapas agrupadas de cualquier manera utilizando

una única bomba de alta presión. Los sistemas se pueden agrupar tanto en

paralelo como en serie.

7.4.1 Sistemas en paralelo

Cuando los sistemas se agrupan en paralelo, todas las bombas de alta presión

trabajan también en paralelo impulsando la misma solución de aporte, tal y como

se muestra en la siguiente figura:

Figura 27 Sistema trabajando en paralelo

Esta agrupación se utiliza para subdividir el caudal total de permeado en varias

unidades o líneas de producción.


- 72 -

7.4.2 Sistemas en serie

Cuando los sistemas se agrupan en serie, las bombas de alta presión trabajan

también en serie, pero sin impulsar las mismas soluciones de aporte.

Una agrupación de esta naturaleza, está formada por pasos, y cada paso es un

sistema.

Según la procedencia de la solución de aporte al segundo sistema, la agrupación

puede ser o bien permeado en serie o rechazo en serie.

En el caso del permeado en serie, parte de este producido por el primer sistema

es bombeado de nuevo por una segunda bomba de alta presión, que lo impulsa

hacia un segundo sistema.

Mientras que para el caso del rechazo en serie, el rechazo de uno o varios

sistemas que trabajan en paralelo es aspirado por otra bomba que lo impulsa

hacia un nuevo sistema.


- 73 -

CAPÍTULO 8. IMPACTO

MEDIOAMBIENTAL

8.1 Introducción

La desalinización del agua debe hacerse de la manera más sostenible posible. La

sostenibilidad se entiende como el modelo que responde de forma equitativa a

las necesidades ambientales y al desarrollo de las generaciones futuras.

Los efectos negativos directos o indirectos en el medio ambiente por la

desalinización del agua de mar son derivados de la energía empleada en sus

procesos, el vertido de salmuera y de productos químicos y los medios

arquitectónicos.

8.2 Utilización intensiva de energía

El proceso de desalación requiere aportar energía externa en cualquiera de sus

formas, ya sea en forma de vapor o con energía eléctrica.


- 74 -

En España se ha disminuido considerablemente en estos últimos años la energía

empleada para lograr desalar un metro cubico de agua de mar. Esto es debido,

en gran parte, al uso de sistemas de recuperación de energía como pueden ser

las turbinas Pelton o los intercambiadores de presión.

La energía necesaria para hacer funcionar una planta desalinizadora es muy

grande. La energía suministrada proviene mayoritariamente de las centrales

térmicas. Éstas generan una gran cantidad de contaminantes atmosféricos,

sobretodo, gases de efecto invernadero y en especial de CO2. Por lo tanto, se

podría decir que el uso de energía constante tiene un impacto indirecto en el

medioambiente.

Si por ejemplo, tomamos como referencia una instalación que produce 100.000

m3/día de agua, requiere una potencia eléctrica de 146.000 MW/año y por tanto,

se generaría un total de 58.692 toneladas de CO2 al año.

Una posible solución a este problema es la utilización de energías renovables, y

de esta manera, las centrales térmicas no se verían obligadas a generar tanta

electricidad y por lo tanto, una menor emisión de gases de efecto invernadero.

Actualmente, las plantas desalinizadoras de gran capacidad, tienen un consumo

de energía alrededor de los 4 Kwh/m3.

Para determinar la cantidad de dióxido de carbono total que se produce en una

planta desalinizadora durante el periodo de un año, se debe tener en cuenta

como criterio el establecido por el ministerio de medioambiente, en el que se

admite que la energía eléctrica que genera una central térmica tenga un valor

medio de 0,402 Kg CO2/Kwh.

8.3 Proyectos para la optimización de la energía

El consumo energético es muy elevado y debe disminuirse a valores próximos a

los 2,5 KWh/m3 de agua desalada. Para conseguir estos valores se proponen

diferentes alternativas:

Alternativa 1: se describirán tres proyectos cuya base va a ser encontrar la

optimización energética en la experimentación, captación, pre-tratamiento,

filtración y vertido.


- 75 -

Alternativa 2: otros dos proyectos se centrarán en la recuperación de energía a

partir del desecho.

Alternativa 3: diseñar un dispositivo de aprovechamiento mecánico de energía de

las olas.

8.3.1 Optimización del proceso

El primero de los tres proyectos propuestos en la primera alternativa, se plantea

en una planta piloto, que a raíz de los experimentos que se han realizado en ella,

se pretende conseguir desarrollar un software de simulación que permita conocer

el funcionamiento hidráulico de la planta y los procesos hidroquímicos que se

producen en ella. Más adelante se pone especial énfasis en el proceso de pre-

tratamiento del agua con productos químicos que evitan un atasco en las

membranas de osmosis inversa.

En el segundo proyecto, igual que en el primero, se desarrollará un sistema

informático que permita estudiar la eficiencia energética de la instalación de una

manera global. La diferencia, es que este podrá detectar el mal funcionamiento

de los equipos, los cambios en las características del agua de entrada o la falta

de suministro energético. En este proyecto también resulta importante la

optimización de los procesos de captación subterránea del agua de entrada a la

planta.

Por último, el tercer proyecto consiste en la puesta en marcha de una planta

desalinizadora piloto con una producción diaria de 6.000 m3/día. En esta planta,

con tal de optimizar la energía, se utilizarán sistemas de pretratamiento de agua

poco convencionales como la radiación UV y la ultrafiltración. Por otra parte,

también se usarán nuevos materiales como la fibra de vidrio para la construcción

de los equipos de bombeo.

8.3.2 Recuperación de la energía a partir de los desechos

El primero de los dos proyectos anteriormente descrito, consiste en el diseño y

desarrollo de una nueva tecnología que aprovecha la energía residual del

desecho antes de que esta sea arrojada al mar.

La solución más común para recuperar la energía en un planta desalinizadora, es

hacer uso de turbinas Pelton, que se intercalan en el circuito de desecho y están

fabricadas con materiales muy resistentes a la corrosión.

Todo y eso, en la actualidad, este tipo de turbinas se están sustituyendo por

intercambiadores de presión combinados con bombas de alta presión que

transmiten la energía de desecho al agua de entrada en la planta.


- 76 -

Figura 28 Sistema de desalinización con un intercambiador de presión

Este primer proyecto, plantea la utilización de unos nuevos dispositivos similares

a los intercambiadores de presión, pero con un diseño más sencillo y eficaz y que

se debería adaptar a una planta piloto.

El segundo tipo de estudio en esta alternativa, consiste en adaptar metodologías

de diseño de bombas centrifugas para el desarrollo de bombas booster de alta

eficiencia. La idea nace después de observar que los intercambiadores de presión

tienen un rango de funcionamiento muy ajustado, este hecho obliga a que éstos

se tengan que proyectar en función de las condiciones de funcionamiento de la

desalinizadora.

Para solucionar todos estos problemas, el proyecto tiene como objetivo principal

la adaptación y creación de herramientas computacionales de diseño y desarrollo

de procedimientos de ensayo que sean validos para el proyecto de este tipo de

bombas.

8.3.3 Aprovechamiento de la energía de las olas del mar

El proyecto que se ha desarrollado consta de un diseño sobre un dispositivo

mecánico que se aprovecha de las ondas marinas, dirigido a mejorar la

dispersión de afluentes en emisarios submarinos. Este dispositivo funciona

siguiendo el esquema de la siguiente figura.


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Figura 29 Dispositivo de aprovechamiento mecánico de las olas

Figura 30 Dispositivo de aprovechamiento mecánico de las olas

Tal y como se puede observar en las figuras anteriores, al ascender la bolla

movida por el oleaje desciende un embolo que impulsa agua de mar al emisario,

de manera que aumenta la velocidad del arrojamiento de salmuera. Al mismo

tiempo, se abre una válvula que permite la entrada de agua de mar en la parte

superior del cilindro.

En la figura se puede observar que cuando la bolla comienza a descender, el

embolo asciende e impulsa el agua de mar que se introduce en el emisario desde

la parte superior del cilindro, abriéndose para permitir el paso del agua.


- 78 -

8.4 Vertidos de salmuera

La desalación de agua marina, es en la actualidad, la principal apuesta

tecnológica para satisfacer la demanda de agua en las regiones del litoral.

Este proceso produce un agua de rechazo hipersalino o salmuera que es vertida

en el mar. Muchos de los componentes vertidos tienen un impacto en el medio

marino y en algunos casos no tanto en su concentración sino en su carga.

La salinidad de este vertido es variable. Esto dependerá del origen de captación.

El efecto conjunto de este residuo sobre la masa marina es nulo, ya que por una

parte se devuelven a su origen los iones del agua de mar que se habían extraído

y por otra, el agua dulce que se produce se devuelve al mar en forma de agua

residual o atmosférica en función de la cantidad de producto que se evapore.

La salmuera tiene la misma composición que el agua de mar pero con la

diferencia de que los iones de los residuos están mucho más concentrados, la

temperatura es superior, el pH varía y la composición se puede ver afectada por

la presencia de sustancias químicas utilizadas en el pre-tratamiento.

El volumen de salmuera que se arroja al medio ambiente en plantas

desalinizadoras que funcionan con membranas de osmosis inversa, es entre 2,5

y 3 veces superior al volumen de agua desalada.

Como ya se había comentado, la salmuera que se arroja al mar sale a altas

temperaturas, esta variación de temperatura puede conllevar a la sustitución de

algunas especies o comunidades por otras.

Por otra parte, el hecho de que la concentración de sales sea tan elevada,

provoca efectos negativos sobre poblaciones marinas como los peces, el

plancton, el coral y sobre todo la vegetación marina.

El vertido de salmuera en el agua de mar se considera un impacto ambiental

muy importante debido al efecto negativo sobre todo, sobre los organismos

marinos.

Todo y eso, a diferencia de otro tipo de industrias, tienen la ventaja de saber

cuál será la cantidad y composición del residuo en cuanto se consiga la

composición de agua de entrada a la planta. En función de estos conocimientos,

se han adoptado diferentes soluciones más o menos efectivas para la disolución

de salmuera en el mar.

A continuación se exponen unas recomendaciones que se deben de tener en

cuenta a la hora de localizar los puntos de vertido de las plantas desalinizadoras

en las costas mediterráneas:


- 79 -

La salmuera se debe intentar desechar en un lugar donde no haya

vegetación.

Se debe evitar verterla en bahías cerradas y sistemas con un alto valor

ecológico.

El lugar de desecho de salmuera se debe ubicar en zonas con un

hidrodinamismo medio o elevado que facilite la dispersión de las sales.

A la hora de evaluar el impacto ambiental que provoca el vertido de la salmuera

se debe tener en cuenta si el agua producto es salobre o marina. En función de

su origen, las problemáticas serán muy diferentes ya que afectaran a medios

naturales diferentes.

8.4.1 Agua Marina

La salmuera que se arroja tiene un contenido en sales de alrededor de 70.000

ppm. A estas concentraciones se observa que la fauna marina no se ve tan

afectada significativamente.

La salmuera, que proviene del agua de mar, se podría desechar de diferentes

maneras:

Una primera solución consiste en aprovechar el circuito de refrigeración de una

central térmica donde el caudal es muy superior al de las desalinizadoras más

grandes. De esta manera se mezcla la salmuera con el agua de salida de

refrigeración y llega al mar de forma muy diluida.

La segunda consiste en disolver la salmuera con agua de mar. Para hacerlo se

bombea una toma adicional de agua de mar que después se mezcla con la

salmuera.

La última solución es bastante innovadora y en los últimos años está

consiguiendo unos buenos resultados. El sistema consiste en un conjunto de

boquillas instaladas en el fondo marino que disparan el desecho a presión hasta

la superficie. En el recorrido a través del mar, la salmuera se va mezclando con

agua hasta que la salinidad prácticamente se iguala en su disolución.

Este sistema tiene un coste energético reducido ya que garantiza una presión de

salida del desecho de una o dos atmosferas. Además, se pueden cambiar los

parámetros de diseño del emisario o difusor para obtener una solución más

optima que garantizará que la salmuera arrojada tenga una concentración similar

a la del medio receptor más rápido.


- 80 -

En la figura se puede observar el funcionamiento de estos difusores de salmuera.

El residuo se disuelve en el mar siguiendo la trayectoria parabólica y se disuelve

hasta obtener la concentración de mar, aproximadamente de 37,5 g/l.

Es muy importante que en ningún momento la trayectoria que sigue la salmuera

toque la superficie del mar, si esto pasara toda la salmuera caería sobre el

mismo punto sin ser disuelta.

Figura 31 Difusión de salmuera por dilución

8.4.2 Agua salobre

El agua salobre que se utiliza, tiene un contenido en sales de 4.000ppm,

mientras que la salmuera que se vierte en el mar tiene una concentración

aproximada a los 16.500pp.

La evacuación de salmuera, originaria de agua salobre, se puede efectuar de

cinco maneras diferentes:

1- Verter en cauces y pequeños canales. Esta solución no es la más

recomendable ya que se pueden salinizar los terrenos próximos y esto

puede llegar a la población de organismos vivos.

2- Verter al mar en caso de proximidad del mismo.

3- Inyección en acuíferos profundos. Esta opción resulta muy arriesgada ya

que se pueden ver afectadas otras reservas de aguas subterráneas y

además las hace inservibles para el futuro.


- 81 -

4- Instalación de embalses de evaporación para obtener sal.

5- Creación de colectores que recojan los desechos de una o varias plantas

desalinizadora próximas al mar. Es la solución más aceptable pero hace falta hacer un estudio del punto exacto donde se desechará la salmuera al

mar.

8.5 Las fanerógamas marinas

Las fanerógamas marinas son plantas de origen terrestre que se han adaptado

genéticamente para colonizar el fondo marino. Conservan de sus orígenes

terrestres las características morfológicas como la presencia de raíces y su

reproducción y floración.

En el mar Mediterráneo existen cinco tipos de especies de fanerógamas marinas.

La más importante en cuanto a ecología y medio ambiente y que ocupa una

mayor extensión de superficie marina es la Posidonia Oceánica.

Las fanerógamas marinas se localizan en grandes extensiones de terreno,

cubiertas por sedimentos sueltos, tales como arenas y fangos y donde la luz

abunda. Estas condiciones limitan mucho la distribución de estas plantas debido

a que el agua atenúa mucho la intensidad de la luz solar, es por este motivo, que

este tipo de vegetación suele crecer a poca profundidad y en aguas con poca

materia en suspensión.

Las praderas de angiosperma marina son sistemas estructurales complejos que

juegan un papel muy importante en la retención de sedimentos, en la protección

de la línea de la costa, en la capacidad que tienen para el almacenaje de

nutrientes y en el control de los ciclos biogeoquímicos del litoral.

Los efectos negativos en el vertido de salmuera sobre las zonas donde crecen

estas especies son el incremento de la salinidad provocando una variación de

nitrógeno y carbono en el agua de mar así como una disminución de la

fotosíntesis.

Por otra parte, un aumento de la temperatura del agua de mar hace que la

concentración de oxigeno se vea reducida.

En condiciones en que la salinidad sea muy alta, la especie de Posidonia

Oceánico desaparece y es sustituida por la Cymodocea Nodosa y la Zostera

Noltii.


- 82 -

Figura 32 Fanerógamas marinas

8.6 Vertidos de productos químicos

Los productos químicos que se vierten en el mar provienen de las operaciones de

mantenimiento y explotación de las plantas desalinizadoras, como por ejemplo,

los productos utilizados en el pretratamiento y pos tratamiento o bien las

disoluciones generadas en la limpieza de las membranas.

Los productos químicos que se arrojan al mar pueden tener diferentes impactos

sobre el medio ambiente.

A continuación se puede observar en la tabla los contaminantes más importantes

y sus efectos sobre el medio.


- 83 -

COMPUESTO ORIGEN

FUNCIÓN IMPACTO

metales

pesados (Cu,

Fe, Ni, Cr y Zn)

corrosión

estrés a nivel

molecular y

celular

Fosfatos antincrustantes macronutriente

y eutrofización

Cloruros antincrustantes

forma

compuestos

halogenados y

cancerígenos

Ácidos grasos Tensoactivos

sobre

membranas

celulares

Ácido sulfúrico antincrustantes

en grandes

cantidades

disminuye el

pH

Ácido málico antincrustantes desconocidos

Sulfuro de sodio anticorrosivo desconocidos

Tabla 4 Contaminantes más importantes sobre medio ambiente

8.7 Contaminación acústica

El ruido de las plantas desalinizadoras de agua de mar se debe principalmente a

los motores trifásicos que hacen funcionar las bombas de impulsión. Éstas,

tienen que impulsar la presión de agua por encima de la presión osmótica de las

membranas.

El nivel de ruido generado por estas instalaciones es elevado, llegando en

ocasiones a niveles superiores a los 90d(A).

La mejor solución para reducir este impacto, consiste en aislar los motores

eléctricos en cámaras o naves insonorizadas.


- 84 -

8.8 Construcción

El impacto visual de las plantas es bajo debido a que se sitúan cerca de la costa

pero al mismo tiempo lejos de las zonas turísticas y de playa. La forma de las

edificaciones no presenta un carácter meramente industrial, sino que sus diseños

suelen adaptarse al entorno que les rodea.

8.9 Energías renovables y desalinización

En las desalinizadoras de agua de mar, uno de los principales aspectos que

afecta el medio ambiente, es la utilización intensiva de energía. En una planta

desalinizadora, la energía generada se utiliza como:

Vapor de calefacción para la destilación.

Energía eléctrica para que funcionen los motores eléctricos o las pilas de

diálisis.

Energía mecánica para mover el compresor y las bombas.

España tiene una elevada disponibilidad de energía primaria de origen renovable.

Actualmente existen plantas desaladoras de pequeña producción que generan

agua desalada a partir de energía renovable como por ejemplo paneles solares

instalados en las propias instalaciones.

Las energías renovables pueden ser utilizadas de dos maneras diferentes, por

uso directo o indirecto.

Se entiende por uso indirecto cuando la energía se transforma en electricidad y

se inyecta en la red general de distribución. La desaladora se nutre de

electricidad directamente de la red y no existe relación directa de consumo. Las

instalaciones que hacen este uso de energía reciben ingresos por parte de la

compañía eléctrica y esto repercute en la reducción de costes energéticos.

Por otra parte, las energías renovables pueden ser captadas por dispositivos de

energía renovable y aplicadas directamente a las plantas desaladoras. Este

sistema opera de forma autónoma a la red de distribución y se entiende que es

un uso directo.

El uso directo de la energía solo se utiliza en los siguientes casos:


- 85 -

1. Instalaciones de pequeña capacidad.

2. Instalaciones donde la explotación no es continua.

3. Instalaciones en desarrollo o experimentales.

Existen diferentes factores que hacen de la desalación de agua de mar una

aplicación atractiva de las energías renovables. Muchas zonas de escasez de

agua desalada poseen un buen potencial de energías renovables, sobretodo la

eólica y la solar.

Un factor positivo es la simultaneidad estacional entre la época de mayor

demanda de agua potable y la disponibilidad de estas energías.

En numerosas localidades costeras y turísticas, la demanda de agua potable

crece durante la época de verano debido al turismo. Todos estos factores han

motivado que varias instituciones y organismos oficiales hayan o estén proyectos

destinados a mejorar y a hacer más competitivos los sistemas de desalación de

agua de mar que funcionan con energías renovables.

Figura 31 uso directo e indirecto de energías renovables para la

desalación

Existen diferentes combinaciones entre técnicas de desalación y tipos de energías

renovables, entre las más destacables figuran:


- 86 -

Energía eólica + osmosis inversa

Energía fotovoltaica + osmosis inversa

Energía solar térmica + destilación

Energía eólica + electrodiálisis

La producción de agua desalada que se produce a partir de energías renovables

difícilmente llega a los 1.000 m3/día, esta producción es insuficiente para

abastecer poblaciones de miles de habitantes.

8.10 Diferencias entre trasvase y desalación

España es un país donde las precipitaciones son muy bajas, la agricultura tiene

una importancia muy destacada y como se ha podido comprobar en los últimos

tiempos, las infraestructuras hidráulicas construidas no han conseguido hacer

frente a las delicadas situaciones de sequía.

Por estos motivos, la disponibilidad de agua tiene un papel determinante básico

que se debe satisfacer.

En la península hay dos opciones para obtener agua apta para el consumo

humano; el trasvase y la desalación de agua salobre de mar.

El trasvase consiste en trasportar agua de zonas donde es muy abundante a

otros lugares donde los recursos hidráulicos son más escasos.

Existen muchas disputas entre expertos por cuál es la mejor opción de las dos. A

continuación se muestran las ventajas e inconvenientes de una alternativa u

otra.

A continuación se muestran las ventajas de las desalinizadoras respecto los

trasvases:

Menor ocupación de terreno y movimiento de tierras.

El coste energético para producir agua desalada es menor que el necesario

para construir las infraestructuras de los trasvases.


- 87 -

El diseño de herramientas de recuperación de energía permite ahorrar en

costes energéticos.

Una parte de la energía puede ser de origen renovable.

Los inconvenientes de las desalinizadoras respecto a los trasvases son:

Verter salmuera al mar supone un impacto ambiental importante.

Las desaladoras tienen una vida limitada.

Algunos cultivos, como los cítricos, son sensibles a los minerales que contiene el agua desalada.

Hace falta invertir en infraestructuras que lleven el agua desalada al consumo

humano.

Mientras que las ventajas de los trasvases respecto a las desalinizadoras son:

En determinadas épocas del año, puede existir un excedente de agua dulce

que se podría aprovechar en otras zonas más secas con ayuda de un

trasvase.

La vida útil de las infraestructuras es superior al de las desalinizadoras.

El mantenimiento de las infraestructuras es mucho más económico que el de

una desalinizadoras.

Los trasvases no generas residuos y no perjudican el medio ambiente.

La construcción de nuevos embalses en lugares de fuerte sequía, haría aumentar las tierras de conreo de regadío y por lo tanto generando nuevos

puestos de trabajo.

Los inconvenientes de los trasvases respecto las desalinizadoras son:

Para hacer un trasvase se necesita una fuerte inversión.

Las nuevas cuencas construidas para llevar el agua pueden causar un fuerte

impacto ambiental en la zona.

La mezcla de agua de la cuenca receptora con la que recibe el agua puede

conllevar a una fuerte implantación ecológica.

La realización de un trasvase no permite asegurar el déficit existente en la

cuenca receptora.

Las cuencas receptoras están dotadas de mayores recursos que las emisoras

y esto puede causar una situación donde se favorezca el desarrollo de una región en detrimento de otra.


- 88 -

Las infraestructuras necesarias para el transvase son irreversibles.

La situación de sequía puede provocar que no haya agua para hacer el

trasvase.

Como conclusión se puede observar que tanto el transvase como la desalación

son dos sistemas válidos para conseguir agua en zonas de escasez.

A la hora de escoger cuál es la mejor opción, se debe tener en cuenta los

factores económicos, medioambientales y sociales de cada una de las técnicas.

El avance tecnológico hace que cada vez más la técnica de desalación de agua

marina sea más eficiente y como consecuencia de esto tanto sus recursos

energéticos como su precio se vea disminuido.

Por otra parte, la existencia de difusores que regulen la cantidad de salmuera

que se vierte en el mar en función de las condiciones en las que este se

encuentre, también es una buena manera de reducir el impacto de los residuos

sobre los organismos marinos.

Hay que destacar que en España, la construcción de plantas desalinizadoras de

agua de mar ha acabado imponiéndose sobre la creación de nuevos embalses.


- 89 -

CAPÍTULO 9.

DESCRIPCIÓN DE LAS

INSTALACIONES DE

OSMOSIS INVERSA

En las instalaciones de una planta desaladora de agua que utiliza como técnica

de separación de sales la osmosis inversa, se pueden diferenciar cuatro etapas:

1. Captación del agua de mar.

2. Pre-tratamiento fisicoquímico.

3. Equipos de presión y proceso de osmosis inversa.

4. Pos tratamiento del agua producida.

Estas etapas son muy comunes tanto en las instalaciones de agua de mar como

en las que usan agua salobre. Existen diferencias en función del origen del agua

de captación:

El tamaño de las instalaciones y la capacidad de producción: Normalmente

las desalinizadoras de agua de mar son más grandes y tienen una mayor

capacidad que las de agua salobre.

El pre-tratamiento de las instalaciones desalinizadoras de agua salobre

dependerá del análisis previo de las aguas. En cambio, el pre-tratamiento de

instalaciones de agua de mar será siempre el mismo o variarán muy poco los

productos químicos utilizados.


- 90 -

En las desalinizadoras que funcionan con agua salobre, los equipos de

bombeo son de media presión, mientras que los que se usan para el

tratamiento de agua de mar, son de alta presión.

En las instalaciones de las desalinizadoras de agua salobre no es habitual

incorporar equipos de recuperación de energía como pueden ser las tuberías

Pelton o los intercambiadores de presión.

Las membranas trabajan a presiones muy diferentes en función del

tratamiento del agua.

9.1 Captación del agua de mar

A la hora de escoger unos parámetros para la captación del agua se tendrán en

cuenta dos factores, la localización y el caudal de extracción del agua bruta.

En función de estos, el agua se puede captar de dos maneras diferentes:

Toma cerrada.

Toma abierta o superficial.

9.1.1 Toma cerrada

La toma cerrada de agua se pude realizar de dos maneras diferentes: mediante

pozos aislados o a partir de una cámara común.

Para explotar pozos aislados, hace falta utilizar máquinas de perforación que

logren profundidades superiores a los 40metros. La permeabilidad de la cámara

deberá ser suficientemente buena como para garantizar el caudal de extracción

solicitado.

La extracción de agua de los depósitos se efectúa a partir de bombas

sumergidas. Cada una deberá estar dimensionada por un caudal que permita

aportar agua bruta necesaria para el funcionamiento posterior del proceso de

osmosis inversa.


- 91 -

Por otra parte, el agua también puede ser extraída de una cámara común, este

tipo de extracción se diferencia del primer tipo por el hecho de que utiliza

bombas que no son sumergibles sino que son horizontales y tienen una

capacidad de bombeo superior.

El número de aparatos de bombeo que se instalan, corresponden al número de

bastidores que hay en la planta de osmosis inversa, más una de reserva por cada

dos o tres bastidores. La instalación se hará de tal manera que no se produzcan

interferencias entre ellos, colocando todos aquellos elementos que sean

necesarios para eliminar el vórtice y canalizar debidamente el flujo.

Las principales ventajas de la captación de agua para la toma cerrada son las

siguientes:

Escasez o nula actividad biológica.

Índices de turbidez y ensuciamiento bajos.

Contenido bajo en oxigeno.

Temperatura estable del agua.

Hay que tener en cuenta también que existen inconvenientes como por ejemplo:

La permeabilidad del terreno dificulta conseguir grandes cabales de

extracción.

En las primeras capas de extracción del pozo se encuentra un alto contenido

de elementos secundarios, como puede ser hierro, aluminio, silicio o otros

contaminantes.

La composición química del agua puede variar según la época del año.

9.1.2 Toma abierta o superficial

Los sistemas de toma abierta pueden ser explotados de dos maneras diferentes,

mediante una toma de agua superficial o a partir de un emisario submarino.

En el primer caso, se extraen caudales mayores que en los sistemas de toma

cerrada pero el rendimiento resulta muy bajo ya que el agua de captación se

puede ver afectado o bien por la presencia de sólidos en suspensión, por una


- 92 -

elevada actividad biológica, o por una sensibilidad importante en la polución de

hidrocarburos y una temperatura variable del agua.

Si el oleaje es extremo o las características de la costa determinan una elevada

turbidez o contaminación, es preciso recorrer a la utilización de emisarios

submarinos. Es conveniente anclar el mismo a una distancia suficiente como para

evitar que el oleaje pueda afectar el funcionamiento de una planta. Este tipo de

extracción se dará cuando no haya ninguna otra alternativa ya que se trata de

un procedimiento en el que la limpieza y mantenimiento resultan muy caros a

causa de la difícil instalación de la red de tuberías y de los equipos de limpieza.

9.2 Pre-tratamientos fisicoquímicos

En una planta desalinizadora de osmosis inversa, el pre-tratamiento consiste en

una de las partes fundamentales del proceso.

La principal misión del pre-tratamiento, es suprimir o reducir los atascos que se

puedan producir en la membrana, ya que la presencia de sólidos y otros

contaminantes, pueden afectar al rendimiento de la planta y aumentar la

polarización de la membrana de manera que se incrementaría el conjunto de

sales en el agua producto.

El pre-tratamiento por el que pasa el agua de mar, puede ser o bien físico o

químico.

Se entiende como pre-tratamiento físico el que tiene el objetivo básico de

eliminar los sólidos en suspensión que se encuentran en el agua. Se pueden

diferenciar tres tipos de pre-tratamiento físico: la filtración, la coagulación-

floculación y la decantación.

Mientras que los pre-tratamiento químicos, tienen como objetivo eliminar todos

aquellos microorganismos y productos que puedan afectar al buen

funcionamiento de las membranas. Entre los pretratamiento químicos más

utilizados en una desalinizadora de agua figuran: la desinfección, el ajuste del pH

y la aplicación de anti incrustante.

En el siguiente capítulo se explicará con más detalle en qué consisten los

diferentes tipos de pre-tratamientos físicos y químicos.


- 93 -

A la hora de condicionar el agua de mar o salobre de una instalación

desalinizadora que funciona con el proceso de osmosis inversa, se acostumbra a

seguir un pre-tratamiento con las siguientes etapas:

DESINFECCIÓN:

El agua se desinfecta para disminuir su actividad biológica y evitar así que los

microorganismos proliferen en la instalación. El desinfectante más utilizado

es el hipoclorito de sodio que actúa como un bactericida muy eficiente para

intervalos reducidos de pH.

ACIDIFICACIÓN:

Este proceso evita las incrustaciones de carbonato cálcico en las membranas,

reduce la velocidad de oxidación del ión ferroso y disminuye la velocidad de

hidrólisis de las membranas. El producto más utilizado es el ácido sulfúrico

aunque también se puede utilizar el bisulfito de sodio.

COAGULACIÓN:

Evita la precipitación sobre las membranas, agrupando las materias

coloidales orgánicas e inorgánicas que se encuentran en suspensión en el

agua de mar. La agrupación se obtiene gracias a la adición de un reactivo

químico, de poli electrolitos o de sales de hierro. Posteriormente, estos

flóculos quedan unidos en un lecho filtrante.

FILTRACIÓN:

En este proceso se hace pasar el agua a través de un filtro multicapas

formado por tierra, carbón de antracita, tierra de diatomeas y carbón activo. Podemos encontrar tres tipos de filtración:

- Filtración lenta con tierra: Este proceso se da en un tanque

impermeable al agua que está formado por dos capas. La primera

tiene un espesor que oscila entre los 0,9m y 1,5m y está construida a

base de tierra. La segunda capa, en cambio, es de grava y tiene un

grosor de entre 0,15m y 0,3m. Este filtro permite separar la mayor parte de la materia en suspensión y reduce entre el 98% y el 99% de

las bacterias presentes en el agua.

- Filtración rápida con tierra: consiste en una capa de tierra de un

espesor entre los 45,7cm y los 76,2cm. Este tipo de filtros, no son

tan efectivos como los de la etapa anterior, pero pueden llegar a separar más del 80% de las bacterias.


- 94 -

- Filtración por pre-capa: Los filtros por pre-capa pueden tener dos

tipos de medio filtrante: una capa fina de tierra de diatomeas o bien

una capa de roca silícea.

DECLORACIÓN:

La mayoría de las membranas de osmosis inversa no toleran el cloro

residual u otros agentes oxidantes del agua a tratar, por este motivo, se

añaden agentes reductores como el bisulfito sódico o los lechos de carbón

activo. La oxidación-reducción que se realiza en todo momento, está

controlada mediante un sistema de potencial redox.

ANTIINCRUSTANTE:

Las sales poco solubles como el CaSO4, BaSO4, SrSO4 i el CaF2 requieren una

especial atención para evitar incrustaciones en la membrana, es por eso que

se utiliza un dispersante o anti incrustante compatible con la membrana.

MICRO-FILTRACIÓN:

Antes del bombeo a alta presión, se instala como última etapa del pre-

tratamiento, la filtración por cartuchos de 5 micras. Al agua bruta de mar

prefiltrada y acondicionada químicamente se le realiza un tratamiento de

afino, consistente en una filtración a presión, donde se hace pasar el agua a

través de un cartucho filtrante.

Cabe destacar que no en todas las plantas desalinizadoras se sigue el mismo

procedimiento. Las etapas que se apliquen dependerán de la cantidad de agua de

entrada y de la pureza del agua que se quiera alcanzar.

9.3 Colectores

El objetivo de los colectores es transportar el agua a tratar desde el punto de

captación hasta los bastidores. También mueven el flujo producto hasta el

depósito de almacenaje y la salmuera al punto de vertido.


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Los colectores pueden ser de cuatro maneras diferentes:

Colectores de baja presión.

Colectores de alta presión.

Colectores mixtos.

Colectores de salida de baja presión.

9.4 Equipos de alta presión

Los equipos de alta presión están constituidos por tres elementos:

Bombas de alta presión.

Sistemas de recuperación de energía.

Motor de accionamiento eléctrico.

El conjunto de los tres elementos instalados sobre una bancada rígida, se

denomina turbobomba. Esta, ha estado sometida a muchas investigaciones e

innovaciones tecnológicas para optimizar el uso de la energía.

9.4.1 Bombas de alta presión

Las bombas de alta presión impulsan una solución a tratar desde el centro de

captación a las membranas de osmosis inversa. La etapa de bombeo es la que

consume más energía, es por eso, que resulta muy importante hacer una buena

elección de la bomba que se utilizará en función de diferentes parámetros, como

pueden ser: el rendimiento, el mantenimiento, el nivel de ruido, la presión de bombeo o el cabal de producción.

Las bombas de alta presión pueden ser de dos tipos diferentes:

Bombas de desplazamiento positivo o alternativas:

Las bombas de desplazamiento positivo o alternativas, transforman el

movimiento rotatorio del motor eléctrico en un movimiento de vaivén

gracias a un mecanismo biela-manivela-corredera. La base del


- 96 -

funcionamiento de las bombas de desplazamiento positivo de simple efecto,

consiste en una cámara provista de un pistón que se llena de agua cuando

este retrocede y bombea el líquido cuando avanza.

Por otra parte, también existen las bombas alternativas de doble efecto,

que a diferencia de las de simple efecto, cuando retrocede el pistón se llena

una de las cámaras de presión en una de sus caras, y al mismo tiempo, con

la otra cara, impulsa el fluido de otra cámara contigua invirtiendo la

situación cuando el pistón avanza.

Las bombas se accionan a través de un motor eléctrico acoplado

directamente al eje del piñón de ataque, a través de variadores-reductores

o mediante un sistema de poleas y correas.

En una bomba alternativa, el caudal instantáneo tanto en la entrada como

en la salida es igual a la suma de caudales aspirados e impulsados en cada

momento por cada uno de los émbolos.

Las bombas de desplazamiento positivo requieren dos tipos de válvulas

diferentes. Una válvula de alivio en la línea de descarga para la regulación,

y

una válvula de contrapresión para el control de la misma cuando su

capacidad

es mayor a la que necesita la instalación.

Este tipo de bombas están formadas por aleaciones de bronce-aluminio o

acero

inoxidable, mientras que los pistones están fabricados con materiales

cerámicos.

La principal ventaja de las bombas de desplazamiento positivo es que tienen

un

alto rendimiento hidráulico y un bajo consumo energético.

Sin embargo, también tienen algunos inconvenientes importantes como

puede ser el hecho de que la presión que suministra la bomba siempre es

igual a la que requiere el sistema, independientemente del número de

revoluciones. Esto provoca que se alcancen presiones muy elevadas y se

tengan que instalar válvulas de seguridad.

Otro inconveniente relevante es que suministran un caudal y una presión

intermitentes, que tienen un alto coste de mantenimiento y que provocan

muchas vibraciones.

Las pulsaciones pueden llegar a los módulos de ósmosis inversa, donde los

movimientos periódicos provocan un alto desgaste de las juntas encargadas

de asegurar la estanqueidad entre el permeado, la aportación y el rechazo.


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Todo ello se traduce en la aparición de las fugas del rechazo hacia el

permeado, con el consecuente descenso de la calidad de este.

Las bombas de desplazamiento positivo se utilizan en plantas pequeñas que

requieran trabajos con elevadas presiones. También se utilizan en plantas

medianas (de hasta 130m3/h) cuando se precisan altos rendimientos

energéticos en la impulsión de la solución a tratar y, en consecuencia,

consumos específicos de energía bajos.

Bombas centrífugas:

Las bombas centrífugas a pesar de tener un rendimiento inferior a las

bombas de desplazamiento positivo, son las más utilizadas ya que son

muy fiables y precisan de un mantenimiento bastante sencillo.

También requieren dos tipos de válvulas; una válvula reguladora en la

línea de descarga de la bomba, para el control de la presión en los

módulos de ósmosis inversa y una válvula de contrapresión para volver a

circular el caudal en exceso.

Por otro lado, se encuentran las bombas centrífugas, estas tienen una

estructura interna como la de la siguiente figura.

Figura 32 Esquema de una bomba centrífuga

En este tipo de bombas, la energía aplicada en A, hace girar el impulsor B

que se encuentra en la carcasa C. Los álabes producen un descenso de la

presión en la entrada de los mismos, esto origina que el fluido se mueva

hacia los álabes desde la tubería de aspiración D. El fluido, debido a la

rotación del impulsor, es enviado al exterior de los álabes aumentando su

velocidad tangencial.


- 98 -

La velocidad del fluido, cuando abandona los álabes, se transforma en

presión cuando pasa al difusor, saliendo por el exterior a través del tubo

de descarga E.

Las propiedades de las bombas centrífugas son las siguientes:

-El caudal es uniforme y sin pulsaciones.

-El caudal disminuye a medida que aumenta la presión.

-La potencia absorbida por la bomba es proporcional al peso específico del

líquido.

-El motor requerido para hacer funcionar una bomba centrífuga es

pequeño y la potencia absorbida durante el funcionamiento es continua y

libre de sobrecargas.

Las bombas centrífugas pueden ser de cuatro tipos diferentes:

Bombas centrífugas de segmentos:

Cada bomba está formada por un conjunto de segmentos transversales al

eje de rotación aprisionados entre dos cabezales extremos mediante

tirantes.

Figura 33 Bomba centrífuga de segmentos

Bombas centrífugas de cámara partida:

La carcasa o cámara de presión está partida horizontalmente. Este tipo de

bombas tienen una construcción mucho más robusta que las anteriores.

Sin embargo, su diseño permite un mantenimiento muy sencillo.


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Bombas centrífugas con tubo de Pitot:

Su nombre se debe a que la energía cinética comunicada al fluido en el

rotor se transforma en presión en un tubo de Pitot.

El fluido a impulsar entra por el colector de toma y pasa al rotor a través

de unos conductos radiales. Dentro del rotor, la velocidad es transformada

en presión en un tubo de Pitot que permanece estacionario.

Estas bombas son de una sola etapa y no utilizan ni aros de desgaste ni

casquillos de tolerancia.

Figura 34 Bomba con tubo de Pitot

Bombas centrífugas de alta velocidad:

Este tipo de bombas posee uno o dos rodetes como máximo, por lo que la

alta presión necesaria en la descarga se consigue haciéndolos girar a

elevadas revoluciones. Este aumento de revoluciones se consigue

mediante un multiplicador de engranajes.

Este tipo de bombas presenta dos inconvenientes, un bajo rendimiento

hidráulico en comparación con las anteriores, y una alta velocidad, lo que complica su mantenimiento.

9.4.2 Sistemas de recuperación de energía

En el proceso de la ósmosis inversa, una parte importante de los costes de

funcionamiento, corresponden a la energía eléctrica consumida en el bombeo a

alta presión. En los últimos años, se han incorporado una serie de mejoras que

minimizan los consumos energéticos. Una de estas medidas es la instalación de

recuperadores de energía.

Estos mecanismos son capaces de recuperar la energía en forma de presión,

que posee el rechazo a la salida de los módulos de ósmosis inversa.

De forma general, los sistemas de recuperación de energía operan en

condiciones más duras que las bombas de alta presión ya que trabajan a

presiones similares pero con soluciones mucho más concentradas en sales.


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Muchas veces, el rechazo de la ósmosis inversa, es rico en CO2 disuelto, la

presencia de esta especie es debida a la corrección de pH realizada durante el

pretratamiento y se debe controlar, así se evita contribuir al efecto invernadero.

Existen cuatro tipos de recuperadores de energía: las turbinas Pelton o de

impulsión, las turbinas de contrapresión, los conversores hidráulicos centrífugos

y los conversores hidráulicos dinámicos.

La Turbina Pelton:

La turbina Pelton utiliza la presión del rechazo del proceso de ósmosis

inversa para transformarla en energía cinética, en forma de un chorro de

líquido que circula a alta velocidad.

Para conseguir esta transformación, el rechazo se hace pasar a través de

un inyector que regula la sección de salida y por tanto la velocidad del

rayo.

Después, tal y como muestra la figura, el inyector dirige el rayo líquido

sobre una rueda con álabes y esta transforma la energía cinética en

energía de rotación.

Figura 35 Representación esquemática de una turbina Pelton

Las turbinas Pelton, se pueden montar de tres maneras diferentes:

- Acoplada a una bomba de desplazamiento positivo: Generalmente, las

bombas de desplazamiento positivo, trabajan a bajas revoluciones y están

conectadas con el motor de accionamiento mediante un sistema de poleas.


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- Acoplada a una bomba centrífuga multietàpica: Las bombas centrífugas

multietàpiques, ya sean de segmentos como de cámara compartida, están

unidas directamente al motor mediante un acoplamiento elástico.

- Acoplada a un generador eléctrico: En los casos en que la planta esté

formada por varias líneas de producción, no saldrá a cuenta utilizar una

turbina de recuperación de energía por cada una de las bombas que haya

en la planta. Es por ello, que cuando se dan estas condiciones, se suele

utilizar una única turbina acoplada a un generador eléctrico.

Turbinas de contrapresión:

Las turbinas a contrapresión giran en sentido inverso y funcionan cuando

el flujo circula en sentido contrario, es por ello que también reciben el

nombre de bombas inversas. Normalmente son bombas de segmento o de

cámaras.

El procedimiento que se sigue en este tipo de recuperadores de energía, es

que en primer lugar, el rechazo de la ósmosis inversa se introduce en una

bomba centrífuga, luego, la presión de la corriente se transforma en

energía de rotación a partir de los rodillos.

Muchas veces el caudal o la presión de rechazo son superiores a la que

puede absorber la turbina de contrapresión, provocando que no se pueda

recuperar la energía. Para evitar este contratiempo, a menudo se instalan

válvulas que regulan el caudal y la presión de entrada a la turbina para

que ésta pueda actuar como es debido.

Las turbinas a contrapresión se pueden montar o bien acoplada a una

bomba centrífuga multietapica, o bien acoplada a un generador eléctrico.

Conversor hidráulicos centrífugos:

Estos aparatos transforman la presión de rechazo de la ósmosis inversa en

presión de la solución de aportación. Los convertidores hidráulicos

dinámicos están previstos de dos cámaras, una que actúa como bomba

tratando la solución de aportación y una turbina que opera con la corriente

de rechazo.


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Figura 35 Esquema de un conversor hidráulico centrífugo

En este tipo de recuperadores de energía, el rechazo de la ósmosis inversa

penetra a la cámara correspondiente de manera que se hace girar el

carrete que a la vez comunica con la cámara de bombeo. Así se consigue

transformar la presión del rechazo en energía de rotación que se transmite

a través de un eje impulsor, este conduce el agua a tratar en las

membranas de ósmosis inversa.

Figura 36 Esquema de ubicación de un conversor hidráulico centrífugo

El conversor se instala entre la descarga de la bomba de alta presión y las

membranas. Aprovecha la energía del rechazo para suministrar una parte

de la presión necesaria en la solución a tratar.

El conversor ocupa muy poco espacio, por lo que se puede instalar en

cualquiera de las unidades de ósmosis inversa existente.


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La máquina descrita no es una máquina sofisticada, de esta manera, se puede

aprovechar mejor y transferir más energía del rechazo a la solución de

aportación.

Hay que destacar también, que su coste es reducido y tiene una rápida

amortización. Sin embargo, tiene unos rendimientos muy bajos.

Convertidores hidráulicos dinámicos:

Los convertidores hidráulicos dinámicos utilizan cilindros o tuberías para

transformar la presión del rechazo en presión de la solución de aportación.

El funcionamiento, consiste en dos etapas que se van repitiendo

sucesivamente:

La primera etapa es la de rellenado, donde las válvulas D y C se abren y A y

B quedan cerradas. En esta situación, la solución a tratar desplaza la que

previamente ya estaba en el cilindro y luego sale por C.

La segunda etapa es donde se da el desplazamiento, cuando la solución

llega a II, se cierran las válvulas C y D se abren A y B de modo que el

rechazo penetra por B y desplaza la solución que había, que sale por A.

Cuando el rechazo llega a I se cierran A y B se abren D y C, repitiéndose el

ciclo de nuevo.

La presión de rechazo es ligeramente inferior a la que debe tener la solución

de aportación a la entrada de las membranas debido a que parte de la

presión se ha perdido en atravesarlas. Es por ello, que hay que colocar una

bomba que comunique la presión perdida.

9.5 Bastidores de membranas de osmosis inversa

El número de membranas requerido para una planta de ósmosis inversa depende

de las características del agua de alimentación, de la temperatura, de la

conversión, de la presión de alimentación, del factor de envejecimiento y

finalmente del coeficiente de compactación de la membrana.


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El cálculo del número de membranas resulta muy laborioso, es por ello que se

han ideado algunos programas informáticos de aplicación práctica para el diseño

de bastidores de membranas.

El conjunto de membranas se agrupa en una estructura metálica que recibe el

nombre de bastidor y forman unidades independientes. En cada uno de los

bastidores, se alojan los tubos porta membranas que pueden ser de dos

unidades, como es el caso de las membranas de fibra hueca o de 6 o 7 unidades

por las membranas de desarrollo en espiral.

9.6 Depósito de equilibrio osmótico

Cuando se para la instalación, las dos caras de la membrana están en contacto con agua, pero al no existir presión, se produce el fenómeno de la ósmosis

natural. Así, el agua producto, pasa a través de la membrana hacia la parte

donde se encuentra el agua de alimentación, hasta que se equilibran las

salinidades a ambos lados de la membrana.

Si el agua de la zona producto no existiera, entonces la membrana, como

consecuencia de la ósmosis directa se arrugaría, se encogería y acabaría perdiendo sus propiedades.

Para evitar este problema se puede proceder de dos formas diferentes, en

función del tamaño de la instalación. Si esta es pequeña, se instala un sifón en la

tubería de agua producto que impulsa el fluido hasta una altura al menos igual a

la de la membrana más alta.

En instalaciones de mayor capacidad, se dispone un depósito elevado que se coloca sobre el bastidor. De esta manera, el colector de agua producto a la salida

del bastidor se hace pasar por este depósito. Así, cuando se para la instalación,

se garantiza que el agua desalada existente en el depósito retroceda y empape

las membranas.

9.7 Equipos de limpieza de membranas

Durante el ciclo de funcionamiento de las membranas, se pueden depositar

precipitados salinos, materia orgánica, bacterias o elementos coloidales que

dificultan el buen funcionamiento de las membranas y que por tanto hay que

eliminar.


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La limpieza se realiza recirculando una serie de reactivos disueltos en el agua, a

unas presiones y velocidades determinadas que se logran con la ayuda de

colectores a baja presión que permiten establecer un circuito cerrado.

El equipo de limpieza consta de un depósito en el que se disuelve el reactivo.

Estos depósitos estarán equipados por un electroagitador que facilita la

disolución del reactivo y unas resistencias circulares que permiten calentar el

líquido de limpieza para que éstos actúen con más eficacia.

Finalmente, una bomba impulsará los reactivos que se encuentren en el interior

del depósito.

9.8 Válvulas

Una instalación de ósmosis inversa tiene un gran número de válvulas, pero tanto para las instalaciones grandes como para las pequeñas, hay dos válvulas

fundamentales: las válvulas de control y las de salmuera.

9.8.1 Válvulas de control

Este tipo de válvulas se sitúan en la impulsión de la bomba de alta presión y

regula en cada momento la presión de alimentación de las membranas.

En instalaciones pequeñas estas válvulas son manuales, las más típicas son las

válvulas de compuerta normal de alta presión o las válvulas de aguja, que son

más utilizadas para funciones de control.

Para plantas más grandes, se usan dos tipos de válvulas, las válvulas

electrónicas, que se manipulan desde el centro de control mediante una señal

digital, y las válvulas hidráulicas, donde una señal electrónica activa el

dispositivo de apertura o cierre.

9.8.2 Válvulas de salmuera

Regulan la conversión de la instalación. En las plantas que no tienen

recuperadores de energía, se colocan en la tubería de la salmuera para reducir la

presión para que pueda ser eliminada sin riesgos para el operario.


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En las instalaciones donde se recupera la energía, la válvula se ubica en el

bypass de la turbina si ésta es del tipo bomba invertida y en la regulación de la

entrada a la turbina Pelton.

9.9 Instrumentos de medición y control

En una instalación de desalinización por ósmosis inversa, hay que comprobar que

la planta cumpla con las especificaciones relativas de caudal, calidad del agua

producida y consumo energético.

También es necesario controlar el recorrido del agua a lo largo del

proceso y que todos los equipos de la instalación tengan un funcionamiento

adecuado. Por este motivo, se necesitarán instrumentos de medición e

instrumentos de control y protección.

9.9.1 Instrumentos de medición

Los tres parámetros básicos a medir para comprobar el buen funcionamiento de

la instalación son: el caudal de agua producto de alimentación, la conductividad del agua a tratar y la que ya se ha desalado y el consumo energético general de

la instalación.

9.9.2 Instrumentos de control y protección

También existen otros parámetros que hay que controlar para el buen

funcionamiento de la instalación como: el pH, la temperatura, la presión y el

potencial redox.

En función del tamaño de la planta, los instrumentos de control y protección

tendrán un protagonismo más o menos acentuado.

En instalaciones pequeñas y simples, se instalarán en la entrada de agua y en las

membranas, un medidor de pH, un termómetro y un medidor de presión.

Además se colocará un medidor de caudal y un conductimetro tanto en la

alimentación como en la corriente del producto. Por otra parte, también se


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dispondrá de otro manómetro a la salida de la corriente de salmuera de los

bastidores. De esta manera se puede controlar la pérdida de carga.

En plantas de mayor productividad y complejidad, se colocarán diferentes

instrumentos de control y protección en función de la etapa en la que nos

encontramos:

Captación de agua: Se instala un medidor de pH, un conductimetro y un

termómetro.

Filtración: Se coloca un medidor de presión diferencial entre los dos filtros,

un medidor del potencial redox en la salida de los filtros de cartucho y un

rotámetro (medidor de caudal) en el colector de impulsión del agua de

limpieza de los filtros de arena.

Bombeo de alta presión: Se dispondrá de manómetros en la aspiración e

impulsión de las bombas y de manómetros entrada de las turbinas.

Equipos de dosificación de reactivos químicos: Se medirán los niveles del

líquido en los depósitos de reactivos.

Bastidores de membranas: Será necesario que en la entrada de los

bastidores de membranas haya un termómetro, un medidor de pH y un

manómetro.

Finalmente habrá que instalar un rotámetro para medir el caudal de

alimentación y de producto del bastidor.

Bombeo del agua producto: Como mínimo será necesario instalar un

manómetro en la impulsión de las bombas.

9.10 Equipos de control

La utilización de instrumentos de control tiene como objetivo la automatización

total o parcial de la planta desalinizadora mediante la instalación de un sistema

de control con dos misiones principales:

Recoger información del funcionamiento de la instalación en tiempo

real.

Facilitar la operación de la instalación mediante la transmisión de órdenes

que

afectan el funcionamiento de las diferentes partes de la instalación.


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Las instalaciones más modernas utilizan sistemas de control automáticos

constituidos por una unidad central y bloques de entradas y salidas unidas por un

bus de comunicación. Estos sistemas de control, por un lado, pueden provocar la

parada de los equipos cuando se superan los valores límites de operación y por

otro, a partir de un sistema en el que se interrelacionan unos parámetros con

otros, se puede corregir cualquier alteración sobre los valores programados

poniéndose en funcionamiento alguno de los equipos sin necesidad de parar la

instalación.

Se usan dos tipos de señales: las analógicas o digitales. Con este último

tipo de señal, el operario puede tomar las decisiones oportunas de acuerdo con

los datos que le llegan.


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CAPÍTULO 10.

PRETRATAMIENTOS

10.1 Desinfección

La desinfección del agua consiste en la extracción, desactivación o eliminación de

los microorganismos patógenos que existen en el agua. Al destruir estas

bacterias, evita que éstas se reproduzcan y afecten a las membranas y otros

partes de la instalación desalinizadora. También se evitan posibles enfermedades

transportadas por los microorganismos nocivos del agua.

La desinfección se efectúa mediante productos químicos. Estos además de

eliminar los microorganismos también extraen contaminantes orgánicos del agua

que los sirven de nutrientes.

Los desinfectantes son oxidantes fuertes que dañan las paredes de las células y

alteran la permeabilidad y la actividad de estas.

Existen diferentes métodos desinfectantes:


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10.1.1 Cloración

El cloro tiene un alto poder oxidante, esto hace que sea un buen desinfectante.

En el método de la cloración se utiliza cloro en forma gaseosa, hipoclorito de

sodio o hipoclorito de calcio. Cuando estas sustancias entran en contacto con

agua se dan las siguientes reacciones:

Cl2 + H2O HClO + HCl

NaOCl + H2O HClO + NaOH

Ca (OCl)2 + 2H2O 2HCl + Ca (OH)2

Después, se ioniza el ácido hipocloroso:

HClO ClO-+H+

La doble dirección nos indica que la reacción es reversible. Esto quiere decir que

el ácido hipocloroso se puede ionizar en el ión hipoclorito y el ion hidrógeno, o

bien estos dos se pueden unirse para formar HClO.

La presencia de ácido hipocloroso e iones hipoclorito en la cloración de agua

depende del pH, la temperatura y la concentración de esta. Así, un pH alto

facilita la formación de iones hipoclorito pero dificulta la aparición de ácido

hipocloroso en el agua, una temperatura elevada facilita la formación de ClO-,

disminuye la presencia de HClO en el agua y la cantidad de ácido hipocloroso

también disminuye a medida que el agua contiene una concentración de sales

más elevada.

La eficiencia del desinfectante está directamente relacionada con la cantidad de

ácido hipocloroso sin disociar en la solución ya que la acción biocida del ácido es

100 veces superior a la del ion ClO-. Es por ello que será necesario que el agua

tenga un pH bajo, una temperatura baja y poca presencia de sales en

suspensión.

De ahí que antes de desinfectar el agua, sea necesario que esta haya pasado por

un pre-tratamiento previo en el que eliminen los sólidos en suspensión se ajuste

el pH a valores adecuados para que la desinfección sea eficiente.

El cloro residual es la cantidad de cloro libre o combinado que permanece activo

tras un tiempo de contacto determinado.


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10.1.2 Alternativas a la cloración

El cloro es el desinfectante más económico y utilizado, pero tiene el

inconveniente de atacar las membranas de ósmosis inversa.

Es por ello, que se han utilizado otros productos o técnicas como alternativa

siendo las más efectivas: el bisulfito de sodio, el sulfato de cobre o el

permanganato potásico.

bisulfito de sodio

Tanto el bisulfito sódico como el metabisulfito sódico se usan como

desinfectantes en sustitución del hipoclorito aunque su acción desinfectante no

es tanto intensa. Es por ello que las dosis son más altas que con cloro.

Las reacciones químicas que se producen son:

Na2S2O5 + H2O 2NaHSO3

2NaHSO3 + O2 Na2SO4 + H2SO4

Posteriormente se produce la reacción de estos últimos con los bicarbonatos del

agua a partir de:

NaHSO3 + Ca (HCO3)2 Na2SO3 + CaSO + CO + 2H2O

H2SO4 + Ca (HCO3)2 CaSO4 + 2CO2 + 2H2O

El uso de este desinfectante está destinado únicamente a prever el crecimiento

biológico, así, este pretratamiento, sólo se aplica de forma periódica.

Sulfato de cobre y permanganato de potasio

Tanto el sulfato de cobre como el permanganato de potasio actúan como

alguicidas y no como desinfectantes.

El CuSO4 resulta más efectivo como preventivo para la formación o crecimiento

de las algas mientras que el KMnO4 las destruye cuando las concentraciones

oscilan entre 0,5 y 2 ppm.

10.1.3 Ozono

El ozono, a temperatura y presión ambiente, es un gas inestable que se

descompone rápidamente para volver a su estado original, el oxígeno. Esta


- 112 -

propiedad provoca que sea un gas que no se pueda almacenar o envasar, por

tanto, es necesario generarlo "in situ" y consumirlo inmediatamente.

Por otra parte, el O3 tiene un elevado poder oxidante que se aprovecha para

eliminar compuestos orgánicos que dan color, sabor u olores desagradables y

también para desactivar los microorganismos del agua.

El método de desinfección por ozonización consiste en agregar cantidades

suficientes de O3 (menos de 10 ppm) lo más rápidamente posible de forma que

se mantenga el residuo durante un tiempo suficiente para asegurar la

inactivación o destrucción de los microorganismos. Normalmente, se trata de

mantener un residual mínimo de entre 0,4 y 0,5 ppm después de 10 o 20

minutos de contacto con el agua.

A diferencia del cloro, la capacidad desinfectante del ozono no depende tanto del

tiempo de retención en el agua sino de la dosis suministrada. Esto se debe a que

sólo hay un excedente de O3 (residual) cuando toda la materia orgánica ha sido

oxidada.

Otra particularidad importante de este gas, es que puede oxidar la mayoría de

compuestos orgánicos convirtiéndolos en CO2 y agua, pero al mismo tiempo se

trata de un desinfectante selectivo en cuanto a las sustancias que oxida

rápidamente, a veces sucederá que la cinética de la reacción será demasiado

lenta y la materia orgánica no se oxidará a dióxido de carbono durante el tiempo

estipulado para el tratamiento.

Los equipos de ozonización están formados por cinco componentes básicos:

Unidad de preparación del gas:

El objetivo de este componente es secar y enfriar el gas que contiene oxígeno. La

materia prima utilizada es aire seco u oxígeno puro.

Generador de O3:

El ozono se genera en el lugar de aplicación y se forma a partir de una descarga

eléctrica producida entre dos dialécticos a través del cual circula el oxígeno o el aire seco.

Fuente de energía eléctrica:

Las fuentes de energía más comunes son las de baja frecuencia (50 a 60 Hz) y

alta tensión (> 20.000 V) aunque con las nuevas tecnologías, se han creado


- 113 -

dispositivos que operan en alta frecuencia (1.000 a 2.000 Hz) y tensiones de

hasta 10.000 V.

Los aparatos que trabajan en estas condiciones, se usan para desinfectar

grandes cantidades de agua.

Contactor:

Se utilizan para transferir el ozono generado al agua que se quiere desinfectar. El

tipo de contactor dependerá de los objetivos específicos de la ozonización, éstos

se podrán clasificar en dos tipos: los que el ozono ataca los compuestos

orgánicos de manera rápida o los que los ataca más lentamente.

Cuando las reacciones son rápidas, se desactivan los microorganismos se oxida

el hierro, el magnesio y los sulfuros. En cambio, cuando la cinética es lenta, se

oxidan sustancias difíciles como plaguicidas, sustancias orgánicas volátiles y

otras sustancias que por razones cinéticas tienden a requerir tiempo de

exposición más largos.

Unidad de eliminación del gas sobrante:

El ozono es un gas muy volátil, por lo tanto, aunque la eficiencia de transferencia

sea muy alta, la cantidad de gas que escapa puede contener entre 500 y

1.000ppm de O3. Por razones de seguridad hay que eliminar el gas sobrante,

esta destrucción se puede hacer a partir de tres métodos diferentes: la

descomposición térmica mediante la elevación de temperatura hasta los 300 º C,

la descomposición catalítica a través de metales o óxidos metálicos o a partir de

la absorción con carbón activo granular húmedo.

La ventaja principal es que las reacciones que se forman con este desinfectante

no producen compuestos residuales, de esta manera, el gusto no se ve afectado.

Los inconvenientes son que al ser un gas de baja solubilidad, la presencia en

el agua no es muy persistente y por otro lado, los costes de formación del ozono

son muy elevados debido a que se necesitan campos eléctricos muy elevados.

También resulta muy dificultoso su mantenimiento y el proceso de operación.

10.1.4 Rayos UV

Este sistema transfiere energía electromagnética desde una lámpara de vapor

de mercurio al material genético del organismo. La radiación ultravioleta


- 114 -

destruye la habilidad de reproducción de la célula de manera que se

pueden llegar a eliminar entre el 99,90% y el 99,99% de los agentes patógenos.

Aunque para conseguir este grado de eficiencia, hay que tener en cuenta una

serie de factores, como pueden ser: la turbidez del agua (cuanto más turbia más

difícil resultará que se propague la luz), la intensidad de radiación y el tiempo de

exposición.

Las lámparas que se utilizan son de silicio-cuarzo, emiten radiaciones con una

longitud de onda que oscila entre los 200 y los 300nm, con longitudes

estándares de entre 0,75 y 1,5m y diámetros comprendidos entre los 1,5 y los

2cm.

Las principales ventajas de la desinfección por radiación ultravioleta son:

- No se utiliza ningún producto químico peligroso.

- Las propiedades del agua no cambian.

- Una sobredosis de radiación UV, no tiene efectos negativos sobre el agua

- Mantenimiento simple y económico.

- Instalación simple.

- Compatible con otros procesos de desinfección como el ozono.

Los inconvenientes de este sistema de desinfección son:

- Las dosis bajas no desactivan eficazmente algunos virus.

- Existen organismos que pueden reparar los efectos destructivos de los rayos UV.

- Hay que aplicar un mantenimiento muy regular para controlar la

acumulación de sólidos en la parte externa de los tubos de luz.

- La turbidez y los sólidos en suspensión totales en el agua residual

hacen que la desinfección con luz UV sea ineficaz.

- La desinfección con luz UV no es tanto económica como la desinfección

con cloro.


- 115 -

10.2 Ajuste del pH

El agua que se desala tiene generalmente un pH elevado, concretamente de 8 en

el caso del agua de mar y valores superiores en el agua salobre. Cuando la

instalación trabaja en estas condiciones, el funcionamiento de la membrana no

es óptimo, se pueden formar incrustaciones de carbonato de calcio y la velocidad

de hidrólisis de las membranas varía. Para evitar todos estos efectos negativos,

hay que acidificar el agua hasta llegar a valores que oscilan entre pH 5 y 6. El

acidificante más comúnmente utilizado es el ácido sulfúrico aunque también se

puede utilizar el ácido clorhídrico.

El ácido sulfúrico utilizado para la regulación del pH tiene una elevada

concentración, del 96-98%. Es un líquido corrosivo y altamente peligroso es por

ello, que se debe manipular con mucho cuidado. El equipo de regulación de pH

consta de un depósito donde tenemos el ácido y su dosificación se hace entre la

toma de agua y los filtros. Todo este equipo está reforzado por teflón en todas

las juntas de las tuberías, ya que se trata de un material muy resistente a las

altas temperaturas que se producen al hacer las disoluciones.

10.3 Decloración

La decloración consiste en eliminar la totalidad del cloro combinado residual

presente en el agua después de la cloración, para evitar la oxidación de las

membranas de ósmosis inversa.

El reactivo utilizado en este proceso es el bisulfito sódico (NaHSO3).

Esta sustancia reduce el ácido hipocloroso residual a iones cloruro,

produciéndose a la vez la oxidación del bisulfito al bisulfato. Por lo tanto, se da la

siguiente reacción de oxidación-reducción:

Reacción de oxidación: HSO3-+H2O HSO4-+2H++2e-

Reacción de reducción: HClO + H+ + 2e- Cl-+ H2O

Reacción global: HSO3-+HClO HSO4

-+Cl-+H+

Que en forma molecular es: NaHSO3 + HClO NaHSO4 + HCl

La cantidad de bisulfito sódico que se adicionará dependerá de la cantidad de


- 116 -

cloro residual equivalente. Normalmente la proporción que se añade es de 1,5

mg de bisulfito por cada 1 mg de Cl2 equivalente.

La cantidad de bisulfito sódico añadido se dosificará mediante la incorporación de

un redoxímetro al depósito de almacenamiento del agua pretratada.

10.4 Inhibición

La inhibición consiste en añadir pequeñas cantidades de productos químicos que

aumentan la solubilidad de los diferentes iones del agua. De esta manera, los

iones que están en suspensión resultan más fáciles de separar y no hay que

invertir tanto dinero en sistemas de filtración.

La sustancia inhibidora más utilizada es el hexametafosfato de sodio (NaPO3)6,

éste se obtiene de la deshidratación del ácido ortofosfórico o de su sal sódica. En

general, el objetivo de los inhibidores es aumentar la solubilidad de sales

derivadas los sulfatos como CaSO4, BaSO4 o SrSO4.

Los inhibidores tienen la capacidad de formar quelatos estables con cationes

polivalentes. Los quelatos, son complejos formados por la unión de un metal y

un compuesto que contiene dos o más ligados potenciales. Así se modifica la

morfología del cristal y se evita su crecimiento.

Últimamente, se está investigando con sustancias capaces de estabilizar los

iones de hierro, aluminio y manganeso. También se han hecho importantes

progresos en inhibidores de la sílice.

Las ventajas más significativas son:

- Menor inversión en filtros.

- Conversiones más elevadas.

- Coste químico bajo junto con un manejo sencillo.

- No ocasiona corrosión en los equipos.

Pero hay que tener en cuenta también sus inconvenientes:

- Inestabilidad con la temperatura.

- No se elimina el riesgo de precipitación.


- 117 -

10.5 Filtración

Las membranas de ósmosis inversa son muy sensibles a los elementos en

suspensión del agua, es por ello, que el proceso de filtración debe ser muy

exigente.

La filtración se separa en dos etapas; en la primera, se separan los materiales de

tamaños y estructuras determinadas mientras que en la segunda se aíslan las

partículas micrométricas.

10.5.1 Filtración sobre arena

Los filtros de arena constan de una o más capas de diferente granulometría y

espesor.

En esta modalidad de filtros, el agua se vierte por la parte superior del filtro y

ésta se va deslizando a través de la capa. La velocidad del agua depende de tres

factores: la presión aplicada, la profundidad de las capas y su granulometría.

Los filtros sobre arena se pueden clasificar según el tipo de depósito en el que

están contenidos o en función de la velocidad del agua en el interior del medio

filtrante.

Según el primer tipo de clasificación, los filtros pueden ser abiertos (o de

gravedad) o cerrados (o de presión). Los filtros abiertos, están constituidos por

un depósito de forma rectangular, de una altura entre 1 y 1,5 metros y una serie

de boquillas repartidos uniformemente y que se utilizan para recoger el agua

filtrada.

Los filtros cerrados, en cambio, están formados por un depósito metálico o de

plástico, trabajan a presiones que oscilan entre los 3,5 y los 7,5 kg/cm3 y pueden

ser verticales u horizontales.

Hay que destacar que la filtración en los filtros verticales es más uniforme

que en los horizontales ya que en los primeros, el espesor del lecho filtrante es la

misma en toda la superficie del filtro, mientras que en los horizontales, puede ser

mayor en el centro que en los bordes.

La velocidad con la que el agua atraviesa el lecho filtrante, puede ser lenta o

rápida. Los filtros lentos, tienen una velocidad de filtración de 0,1-0,4 m3/m2·h,

se caracterizan por ser muy fáciles de operar, para ocupar mucho espacio y

porque sólo se pueden limpiar con agua a contracorriente. Los filtros rápidos, se

pueden clasificar en dos subtipos, los filtros de gravedad donde se alcanzan

velocidades de entre 5 y 7,5 m3/m2·h y los filtros de presión donde la velocidad

oscila entre 7 y 12 m3/m2·h. Normalmente, para aumentar la eficacia de los

filtros de velocidad rápida, se combina con el tratamiento de coagulación

floculación para eliminar sólidos que puedan ralentizar la velocidad de filtración.

Los filtros de arena están formados por tres capas. La capa más gruesa está

formada por arena y deja pasar partículas de hasta dos milímetros, la segunda

capa es de antracita, este material es más poroso y anguloso que la arena de


- 118 -

lo que separa las partículas más gruesas y deja pasar las más delgadas.

Finalmente, la tercera capa está fabricada a base de granate y otros materiales,

estos son más finos y densos que la arena y se colocan en el fondo del filtro.

La limpieza de los filtros se hace con agua a contracorriente y se realiza cuando

se detectan pérdidas de carga. Cuando se limpian los filtros, las partículas más

grandes pero menos densas quedan almacenadas en la parte superior mientras

que las más pequeñas y densas se recogen en la parte inferior del filtro.

En algunos casos, se utiliza aire a contracorriente para evitar que los granos más

finos queden en la parte superior y los más gruesos en la inferior. De manera

que al final, los materiales quedan sin clasificar pero mantienen la capacidad de

retención.

Un buen diseño de filtro de arena debe poder obtener una buena producción de

agua filtrada con la menor superficie posible. Así se conseguirán ciclos largos, y

la limpieza de los mismos permitirá recuperar las condiciones de funcionamiento.

La filtración en filtros de arena se puede dar de dos formas diferentes:

Filtración en la superficie: En la que los sólidos son retenidos rápidamente

por el material más fino localizado en la parte superior.

Filtración en profundidad: Los sólidos quedan retenidos en los agujeros

interiores.

Interesa más que los filtros trabajen en profundidad ya que así no se forma una

capa de sólidos en la superficie que provoque que el filtro pierda eficiencia de

separación.

Para que un filtro trabaje en estas condiciones, hay que analizar cuatro aspectos

principales: el tipo de medios filtrantes, la granulometría, la velocidad de

filtración y el espesor de las capas filtrantes.

En algunas ocasiones, la filtración sobre una única capa de arena no es suficiente

para conseguir los valores exigidos de pureza del agua, así que hay que recurrir

a una segunda etapa de las mismas características pero de diferente

granulometría y velocidad de filtración. De esta manera, en la primera etapa la

velocidad es de 8 a 10 m / h y la granulometría de 0,8 a 0,12 mm, mientras que

en la segunda etapa, la velocidad es de entre 14 y 18 m/h y el espesor oscila

entre 0,5 y 0,7 mm.

10.5.2 Filtración sobre cartuchos

Son imprescindibles en todas las instalaciones de ósmosis inversa ya que

separan partículas de hasta una micra.

Los cartuchos están formados por un eje hueco resistente a la corrosión con

perforaciones laterales sobre el que se enrolla un hilo que es lo que garantiza el


- 119 -

tamaño de los poros. Los cartuchos estándares son de un metro de longitud, de

2 ½" de diámetro y las velocidades medias de filtración son de 2 a 3 m3/h.

A diferencia de los filtros de arena, este tipo de filtros no se limpian sino que

cuando ya tiene muchas partículas retenidas y se empieza a notar que hay una

pérdida de carga, éstos se sustituyen por otros.

Por otra parte, últimamente han aparecido en el mercado, nuevos filtros de

cartuchos llamados filtros plegables. Estos se caracterizan por tener una gran

superficie filtrante que permite disminuir las pérdidas de carga o lo que es el

mismo, aumentar el tiempo de funcionamiento ininterrumpido.

10.5.3 Filtración sobre precapa

No son muy frecuentes en las instalaciones de desalinización pero alcanzan un

alto nivel de filtrado.

Básicamente consiste en un elemento que sirve de sustrato, que puede ser de

forma tubular o laminar sobre el que se deposita una capa filtrante de poca

espesor. Esta actúa como protector del apoyo filtrante y separa los sólidos de

mayor tamaño.

Con este tipo de filtros, la filtración siempre es en profundidad y siempre se usan

después de los filtros de arena y antes de los de cartucho.

Los materiales más utilizados en los filtros sobre precapa son:

Suelo de diatomeas: Es un material que proviene de depósitos fósiles

de esqueletos microscópicos de plantas y animales, está formado por

partículas irregulares y angulosas que forman un medio muy poroso que

facilita la retención de impurezas. Las dimensiones de la tierra de

diatomeas oscilan entre las 4 y las 40 micras.

Perlita: Material que proviene de cenizas volcánicas.

Carbón activo.

Polímeros sintéticos.

Los últimos tres materiales, son más caros pero permiten separar las partículas

en granulometrías muy diversas.

Los filtros sobre precapa pueden ser de dos tipos diferentes:

Filtros de presión


- 120 -

Se trata de un depósito cerrado en el que los filtros actúan de soporte sobre

el que se deposita en la precapa. El filtro se ubica en la impulsión de la

bomba.

Para limpiar los filtros a presión es necesario romper la precapa con aire y

además, hay un caudal de agua elevado y una bomba potente.

Filtros de vacío

Este tipo de filtro se encuentra en un depósito rectangular abierto sobre el

que se colocan las láminas que sirven de apoyo. A diferencia del filtro a

presión, los de vacío se colocan aspiración de la bomba.

En las instalaciones de ósmosis inversa se prefieren los filtros a presión antes

que los de vacío ya que estos últimos, tienen limitaciones en cuanto a la

máxima pérdida de carga que pueden soportar ya que como el filtro está

ubicado en la aspiración de la bomba, la pérdida de carga tolerada es igual a

la carga positiva del depósito más la altura máxima de aspiración de la

bomba correspondiente.

10.5.4 Filtros especiales

Son filtros que utilizan materiales nuevos como elementos de filtración. Los más

significativos son los de materiales poliméricos en forma de grandes o bolas a las

que agrega algún aditivo que les da propiedades especiales ya que además de

separar las partículas por su granulometría, retienen partículas coloidales en

función de la carga o afinidad química por fuerzas electroquímicas.

Entre los filtros especiales más utilizados se pueden citar:

Filtros de placas: Están formados por dobles capas conectadas a un eje

vertical por la que pasa el agua a través.

Filtros de polipropileno extruido: Son similares a los de cartucho ya

diferencia de estos, permiten realizar una filtración en profundidad en

lugar de una filtración superficial típica de los cartuchos.

10.5.5 Filtración natural

Se da cuando el agua atraviesa diferentes estratos del terreno, es por ello, que

sólo se da en aguas salobres. La calidad final depende del terreno que haya

atravesado, pero en general, ésta es muy elevada (SDI <1) en pozos profundos.


- 121 -

La ventaja principal de este tipo de filtración es el bajo coste pero el

inconveniente es que en los pozos superficiales pueden haber contaminantes

orgánicos que dañen la instalación.

10.6 Floculación – coagulación

10.6.1 Coagulación

El objetivo es desestabilizar las partículas en suspensión y facilitar su

aglomeración. Se utilizan sustancias químicas llamadas coagulantes que

provocan los siguientes efectos en el agua:

Neutralización de cargas.

Aglomeración de las partículas en suspensión formando microflóculos.

Absorción del microflóculos a la superficie de hidróxido precipitado

formando lo que llama como flóculos.

La coagulación sigue cuatro etapas:

- Compresión de la doble capa que rodea los coloides: Se da cuando las

partículas coloidales están separadas a una distancia tal que se repelen

antes de atraerse por fuerzas de Van der Waals. En esta situación, las

partículas que tienen una energía cinética suficiente para superar el

potencial de repulsión se aglomeran.

- Neutralización de las cargas por fuerzas de Van der Waals.

- Agrupación de las partículas en un precipitado que posee carga positivo

cuando el pH es ácido o neutro.

- Adsorción de los polielectrólitos y metales hidrolitzants como las sales

de hierro sobre los coloides creando puentes entre las partículas.

Los factores que influyen en la coagulación son:

- PH: Es la variable más importante y siempre hay un rango de pH en

que el coagulante es más eficaz. En las sales de hierro y aluminio se

encuentra entre 5,5 y 7.8.


- 122 -

- Sales disueltas: La coagulación con sales de hierro y aluminio está muy

influida por aniones del agua.

- Temperatura: A temperaturas bajas el flóculo decanta más difícilmente

y tiene tendencia a penetrar más profundamente en los filtros.

- Coagulante: En la ósmosis inversa los más utilizados son las sales de

hierro como FeCl3 · 6H2O o FeSO4 · 7H2O o las sales de aluminio como

Al2(SO4)3 · 18H2O. En agua de mar sobre todo se utiliza el primero ya

que tiene una eficiencia alta y un precio reducido.

- Mezclas: Se da en dos etapas. En la primera, se mezcla de forma

enérgica y con una corta duración. Mientras que en la segunda, la

mezcla es lenta de manera que se favorece el contacto entre las

partículas.

- Turbidez: Al aumentar la turbidez, es necesario aumentar la cantidad

de coagulante.

- Color: El 90% de las partículas que causan color tienen diámetro

superior a 3,5 mm y el pH óptimo para su separación varía entre 4 y 6.

10.6.2 Floculación

Tiene por objetivo, favorecer mediante una mezcla lenta, el contacto entre las

partículas desestabilizadas. En la floculación, existen dos fases diferentes:

- Fase mezcla: El coagulante se dispersa mediante una agitación.

- Fase floculación: Es la agitación del agua a menores velocidades y

durante períodos más largos, de manera que se forman flóculos de un

tamaño suficiente como para sedimentar.

10.7 Decantación

La decantación se da cuando el índice de SDI es superior a 25 y consiste en la

instalación de un decantador que retiene los flóculos formados. Es un sistema


- 123 -

que no es muy utilizado en instalaciones desalinizadoras de agua de mar pero sí

en las que el agua a tratar es salobre.

El proceso de decantación se basa en retener el agua en un depósito durante un

tiempo suficiente para que los sólidos que arrastra el fluido sean depositados en

el fondo.

A menudo, para ayudar a la deposición, se añade un producto químico que al

rodear el sólido, aumenta su peso y volumen y facilita su caída.

10.8 Filtros de membranas

Utilizan membranas similares a las de ósmosis inversa pero con la diferencia que

el tamaño del poro es mucho mayor.

Se trata de un sistema poco empleado debido a los elevados costes de

instalación y mantenimiento.

10.8.1 Microfiltración

Las membranas de microfiltración son similares a las de fibra hueca. Están

formadas por un conjunto de hilos huecos que se agrupan en un módulo que a la

vez se coloca en el interior de un contenedor. Estas membranas son capaces de

separar sólidos en suspensión y coloides grandes y tienen un tamaño de poro

que oscila entre 0,1 y 0,2 micras.

El mecanismo de funcionamiento de las membranas de microfiltración es el

siguiente: el agua circula desde el exterior hasta el interior de la membrana y

durante ese proceso se obstruyen el poro de bacterias y partículas en suspensión

de manera que hay una pérdida de carga importante que disminuye la eficiencia

de la instalación.

Para evitar este problema, se realiza la limpieza con aire inyectado a

contrapresión expulsa las partículas retenidas en las membranas del interior al

exterior.

Algunas veces también se utilizan productos químicos que disuelven las

partículas en suspensión.

La microfiltración es un sistema adecuado en aguas fuertemente contaminadas y

con un alto contenido en materia orgánica.


- 124 -

10.8.2 Ultrafiltración

Las membranas de ultrafiltración tienen un tamaño de poro de 0,01 micras y

separan partículas, proteínas y sustancias orgánicas con un peso molecular

comprendido entre 1.000 y 100.000.

Pueden ser de dos tipos diferentes:

Fibra hueca

El equipo de tratamiento y limpieza es similar al de microfiltración pero las

diferencias más importante se encuentran en el diámetro de la fibra, el

material constituyente y la forma de filtrado ya que en este sistema, la

filtración se realiza del interior al exterior.

Enrollamiento en espiral

Se sitúan en el interior de recipientes de presión como las membranas de

ósmosis inversa pero con la diferencia que trabajan a presiones menos

elevadas y soportan mejor la presencia de cloro.


- 125 -

CAPÍTULO 11.

POSTRATAMIENTOS

11.1 Eliminación del CO2 libre

En el agua desalada hay una fuerte presencia de CO2 que a veces puede llegar a

alcanzar concentraciones de hasta 60 mg/l. La presencia del gas se debe al

contacto del ácido sulfúrico con el bicarbonato del agua. La existencia de este

gas puede causar muchos problemas de corrosión que pueden afectar las

tuberías e incluso pueden exceder algunos aspectos de la normativa sanitaria.

Por tanto, es conveniente realizar inmediatamente después del paso del agua a

través de los módulos de ósmosis inversa una desgasificación o desorción para

reducir la presencia de CO2 en valores inferiores a los 10 mg/l.

La desorción consiste en hacer pasar a una fase gaseosa un gas volátil disuelto

en una fase líquida. La operación inversa es la absorción en la que se disuelve en

una fase líquida un gas soluble en una fase gaseosa.

En el proceso de desgasificación, para disminuir la presencia de dióxido de

carbono, se darán las operaciones de desorción-absorción al mismo tiempo. Así,

el agua a tratar se empobrecerá de CO2 (desorción) y se enriquecerá en O2

(absorción).

La descarbonatación se da en una torre de aireación por la que entra el agua por

la parte superior y simultáneamente, se inyecta aire a contracorriente.

Las características requeridas para un buen funcionamiento de la torre son:

- Reparto uniforme del agua a tratar en toda la sección de la columna.


- 126 -

- Caudal uniforme del agua de la alimentación.

- Gran superficie de contacto en la interfase líquido-gas.

- Filtrado previo del gas de arrastre.

- Concentración prácticamente nula en el gas de arrastre.

- Dimensiones adecuadas a la producción requerida.

11.2 Alcalinización

Con el procedimiento de aireación del agua desalada se pasa de tener un pH

aproximado de 5,5 a valores que oscilan entre 6 y 6,5. Pero aun así, se necesita

aumentar aún más el pH para contrarrestar el pretratamiento de acidificación y

obtener valores comprendidos entre 7,2 y 7,6.

Para ello se utilizará NaOH diluido al 0,1%. La presencia de este agente provoca

que aumente la concentración de iones OH-, con lo cual, se producirá una

neutralización de la acidez.

A veces se utilizarán otras sustancias alcalinizantes como la cal, el CaCO3, el

NaOH o el Na2CO3.

11.3 Pasivación

Una vez el agua se ha potabilizado, puede suceder que durante la distribución, el

agua vuelva contener agentes corrosivos, pudiendo afectar a las tuberías. Para

evitar este problema, se preverá un posible contacto del agua con materiales

metálicos no inoxidables y se dotará a la instalación de un sistema que evite

posibles riesgos de corrosión metálica.

El agua en contacto con un metal provoca que los cationes metálicos tiendan a

disolverse en el líquido, quedando la superficie metálica cargada negativamente

facilitándose la generación de reacciones químicas entre los cationes del agua y

la superficie del metal, este fenómeno constituye lo que es conocido como

corrosión.


- 127 -

Las sustancias inhibidoras de la corrosión no actúan sobre los compuestos

químicos del agua, sino que basan su poder de inhibición en la formación de

pares electrolíticos que se forman en el metal constituyendo así una fina película

protectora que suprime el contacto metal-agua, evitando así la corrosión.

Los inhibidores de la corrosión deben cumplir dos premisas fundamentales:

- Que no contengan ningún elemento tóxico.

- Que sean eficaces en pequeñas dosis, aunque su contenido en el agua

sea bajo

- .

El aditivo más utilizado es el polifosfato sódico a base de fosfato-zinc. Este

inhibidor de la corrosión ofrece una protección muy superior a la de otros

pasivamente es para eso que la dosis necesaria será menor.

11.4 Post-cloración

Antes del uso final, el agua se almacena en un depósito de forma que existe

riesgo de que se vuelva a contaminar de nuevo. Es por ello, que hay que

desinfectar el agua de nuevo, para ello, se pueden seguir tres posibles

procedimientos:

- Gas cloro: Es muy utilizado por su bajo coste se emplea cuando se tratan

grandes caudales.

- Hipoclorito de sodio: Es el procedimiento más barato tan de implantación

como de funcionamiento.

- Hipoclorito de calcio: Aporta calcio que sirve para elevar el contenido

de este elemento en el agua producto.

A veces se puede intentar la carbonatación y la cloración de una sola vez con la

dosificación de CaCl2.


- 128 -

CAPÍTULO 12. PLANTA

DESALINIZADORA DE

LA CUENCA DEL

LLOBREGAT

12.1 Introducción

La falta de caudal disponible para poder garantizar permanentemente el

abastecimiento a más de 4 millones de habitantes de la zona metropolitana de

Barcelona, así como ciertos problemas de dureza, salinidad y especialmente la

disminución de la disponibilidad de recursos, han provocado que Aigües Ter

Llobregat (ATLL) desarrolle la construcción de una planta desalinizadora de agua

de mar con el objetivo de incrementar la cantidad y calidad del agua distribuida.

Aigües Ter Llobregat es una empresa pública del Departamento de Medio

Ambiente de la Generalitat de Catalunya que abastece a más de 100 municipios

de su red regional. Además de gestionar dos estaciones potabilizadoras en el rio

Ter y Llobregat, también gestiona la planta desalinizadora de la cuenca del

Llobregat.

Con la construcción de esta desalinizadora, también se ha mejorado la red de

interconexión de las aguas de río Ter y el Llobregat. El agua producto de la

desalinizadora se envía al depósito de Fontsanta situado en Sant Joan Despí a

través de una tubería de 12,1 Km y 1400 mm de diámetro, que a su vez conecta


- 129 -

con el depósito de la Trinitat que recibe los afluentes de la Estación de

tratamientos de agua potable del Ter (ETAP).

Figura 37 interconexión de las aguas del ría Ter y Llobregat

12.2 Objetivo

Con la construcción de esta planta desalinizadora se pretende:

Garantizar y complementar las demandas de agua potable incorporando 60

Hm3 por año de agua de mar desalinizada, con una capacidad de 180.000 m3

por día de caudal medio.


- 130 -

Incrementar la garantía de abastecimiento y la calidad y cantidad del agua,

puesto que el mar, recurso inagotable no afecta a los episodios de sequía y

reducción de la calidad del agua, como es el caso de los ríos.

Evitar el incremento de la salinidad en los acuíferos próximos a la zona.

12.3 Descripción de la instalación

A continuación se muestran las diferentes etapas y procesos des de la captación

del agua de mar hasta que se obtiene el agua producto, tal y como se indica en

la siguiente figura:

Figura 38 Etapas de la desalinizadora de la cuenca del Llobregat


- 131 -

12.3.1 Captación del agua de mar

El agua es captada a partir de dos emisarios submarinos situados a 30 m de

hondo y a 2.200 m de distancia de la orilla del mar. Cada uno de estos emisarios

está conectado a una tubería de 1.800 mm de diámetro. La situación de estos

emisarios fue compleja, puesto que no se podían colocar en la desembocadura

del rio Llobregat puesto que su agua contiene muchas partículas ni tampoco

cerca del puerto de Barcelona, puesto que el tránsito de los barcos produce

materia en suspensión.

Figura 39 Captación del agua de mar

12.3.2 Bombeo del agua de mar

El proceso de bombeo del agua captada por los emisarios submarinos se obtiene

mediante 6 bombas centrífugas verticales. Un sistema de impulsión transporta el

agua de mar desde la estación de bombeo hasta la planta desalinizadora.


- 132 -

12.3.3 Cámaras de mezcla y floculación

Antes de llegar a estas cámaras, el agua pasa a través de unos tamices de 3mm.

Después se almacena en una cámara donde se dosifican los reactivos necesarios

para su tratamiento. El proceso es el siguiente:

Desinfección con hipoclorito sódico.

Dosificación con cloruro férrico, que actuará como coagulante.

Dosificación de ácido sulfúrico, que regulará el pH.

Dosificación de dispersantes, que actuarán como antiincrustantes.

Dosificación de bisulfito sódico, que actuará como reductor.

Figura 40 Preparación y dosificación de reactivos

12.3.4 Clarificación por flotación

Una vez separados los sólidos en suspensión de mayor tamaño y añadido los

reactivos, el agua se clarifica por un proceso de flotación que consiste en

inyectar aire comprimido produciendo burbujas que arrastran los coágulos hacia

la superficie con el objetivo de separar el agua de la suciedad.


- 133 -

Figura 41 Proceso de clarificación por flotación

12.3.5 Filtración primera etapa con filtros abiertos

En la primera etapa de filtración se utilizan 20 filtros abiertos de arena.

Figura 42 Filtración abierta con arena

Una vez que el agua ha pasado por estos filtros, se almacena en un depósito

donde posteriormente se bombeará hacia los filtros de segunda etapa.

12.3.6 Bombeo intermedio


- 134 -

El agua es bombeada mediante dos líneas de 6 bombas centrífugas cada una,

que a su vez sirven para alimentar a los filtros de la segunda etapa.

Figura 43 Bombeo intermedio

12.3.7 Filtración segunda etapa con filtros cerrados.

La filtración de segunda etapa está formada por 20 filtros cerrados de arena y

antracita, con un diámetro de 4 m y una longitud de 18 m. Están dispuestos en

dos baterías de 10 filtros y alimentados por bombas de bombeo intermedio.

Figura 44 y 45 Filtros cerrados de arena y antracita

El lavado de estos filtros se realiza cada cierto tiempo mediante diferencia de

presiones.


- 135 -

12.3.8 Microfiltración con filtros de cartucho

La microfiltración se lleva a cabo con filtros de cartucho de 5 micras con el

objetivo de eliminar los sólidos en suspensión y así evitar la degradación de las

membranas.

Se utilizan 18 filtros de cartucho que se sitúan en la cámara de osmosis inversa.

Figura 46 Microfiltración con filtros de cartucho

12.3.9 Bombeo de alta presión

Este sistema está formado por una bomba de alta presión y una bomba Booster,

que alimentan a los bastidores de osmosis inversa. La presión que se suministra

a cada una de las membranas es de aproximadamente 63 bares.

12.3.10 Osmosis inversa

El proceso de osmosis inversa se realiza en 10 bastidores de membranas

semipermeables contenidas en tubos de presión. Estas membranas están

agrupadas en módulos espirales y están fabricadas a base de poliamida.


- 136 -

Figura 47 Bastidor de osmosis inversa

El agua desalada que sale de los bastidores de osmosis inversa contiene CO2,

pero a diferencia de otras plantas, no se elimina mediante torres de aireación

puesto que el gas se va disipando a medida que es transportado por las tuberías.

F

i

gu

r

a

4

8

Ed

i

f

i

ci

o

deFigura 48 osmosis inversa de la planta desalinizadora de la cuenca del Llobregat


- 137 -

12.3.11 Recuperación de la energía

Los recuperadores de energía utilizados son intercambiadores de presión o

convertidores hidráulicos centrífugos. Permiten recuperar hasta un 50% de la

energía que se consume.

Están formados por materiales cerámicos y óxidos de aluminio. El sistema se

basa en un rodillo que funciona en presencia de agua y que intercambia la alta

presión de la salmuera por la baja presión del permeado.

Figura 49 Intercambiador de presión

12.3.12 Post-tratamiento con remineralización

El agua producto del proceso de osmosis inversa tiene un contenido de sales

insuficiente para el consumo humano. Por este motivo, se hace pasar el

permeado a través de 32 celdas de lecho de calcita (CaCO3), después se dosifica

hidróxido sódico (NaOH) para corregir la acidez y por último se añade hipoclorito

sódico (ClO2) para desinfectarla.


- 138 -

Figura 50 Edificio de post-tratamiento

12.3.13 Evacuación de la salmuera

La salmuera que se produce en el proceso de osmosis inversa se desecha a

través del emisario submarino del EDAR del Prat de Llobregat que se encuentra a

60 metros de profundidad y a unos 3 Km de distancia de la costa. El principal

objetivo es conseguir que el residuo se mezcle con el afluente de la planta

depuradora situada al lado de la desalinizadora i poder así disminuir el impacto

con el medio ambiente marino.


- 139 -

Figura 51 Esquema de evacuación de la salmuera

12.3.14 Tratamiento de efluentes

En esta etapa se tratan los efluentes procedentes de filtros y de la limpieza del

proceso de osmosis inversa.

El tratamiento se realiza mediante floculación, decantación, deshidratación i

finalmente, evacuación de lodos.


- 140 -

A continuación se muestra un esquema general de la planta desalinizadora de la

cuenca del Llobegat.

Figura 52 Esquema general de la planta desalinizadora de la cuenca del

Llobregat


- 141 -

12.4 Datos de la planta

12.4.1 Caudal

En la siguiente tabla se muestra los caudales de la instalación. Hay que destacar

que desde que se puso en marcha esta planta en el 2009, nunca ha trabajado a

pleno rendimiento. Esto es debido a que el nivel de los embalses ha sido

suficiente para abastecer a toda la población, y que además, resulta más

económico transportar el agua de los embalses que desalar el agua de mar.

CAUDALES DE LA INSTALACIÓN

caudal medio del agua

producto 60 hm3/año

caudal máximo del agua producto

200000 m3/día

caudal máximo 2,31 m3/s

caudal máximo de

captación del agua de

mar

6 m3/s

Tabla 5 Caudales de la instalación

12.4.2 Proceso de desalinización por osmosis inversa

CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Factor de conversión 45%

Salinidad del agua de mar 39.700 ppm

Salinidad del agua

producto 110 ppm

Rendimiento de

eliminación de sales 99,70%

pH del agua producto 5-6

Tabla 6 características técnicas del proceso de osmosis


- 142 -

12.4.3 Consumo energético

La acometida eléctrica de la planta es de 220 KV de los cuales, 10 se destinan a

la alimentación de las bombas de alta presión.

La potencia consumida por la desalinizadora es de aproximadamente 35 MW, de

los cuales, 1,3 MW son generados mediante placas fotovoltaicas.

También se ha instalado un aerogenerador de 50 KW como fuente de energía

renovable, pero actualmente está en pruebas.

En la siguiente tabla se muestra el consumo medio de energía por cada m3 de

agua desalada para el 2010. El proceso donde se gasta más energía es el de

osmosis inversa con un valor de aproximadamente 70,68%.

CONSUMO ENERGÉTICO MEDIO

Efluentes y reactivos 2,95%

Captación 3,43%

Consumos auxiliares 6,14%

Bombeo agua, producto y lavado

7,81%

Bombeo intermedio 8,98%

Osmosis inversa 70,68%

Tabla 7 Consumo medio energético

El consumo energético para el proceso de osmosis inversa es de 2,576 KWh/m3.

Para el proceso de captación es de 0,126 KWh/m3, mientras que para el bombeo

del agua producto y lavados es de 0,236 KWh/m3.

12.4.4 Costes de explotación

En la siguiente tabla se muestran los costes de explotación tanto para una

producción del 100% como para una producción del 10%.

Hay que destacar que actualmente la producción es del 10 % aproximadamente

puesto que los embalses están llenos y por tanto la producción es menor. En el

momento en que los niveles de los embalses disminuyen, la producción aumenta.


- 143 -

COSTES DE EXPLOTACIÓN

COSTES FIJOS 10%

PRODUCCIÓN

100%

PRODUCCIÓN

Personal 12,78% 4,02%

Mantenimiento 6,01% 3,54%

Administración 1,42% 0,68%

Reposición

membranas 11,28% 3,55%

Energía 8,79% 2,76%

COSTES FIJOS 10%

PRODUCCIÓN

100%

PRODUCCIÓN

Reactivos 10,57% 14,58%

Evacuación

lodos 1,08% 1,69%

Material

filtrante 1,36% 1,25%

Energía 46,72% 67,68%

Tabla 8 costes de explotación

12.4.5 Otros datos de interés

Capacidad de producción 60.000.000 m3/año

Nº membranas instaladas 17.192 unidades

longitud tuberías instaladas 37.200 m

longitud cables instalados 353,7 Km

Nº válvulas instaladas 2.753 unidades

Nº bombas instaladas 184 unidades

Cantidad de hormigón utilizado 47.534 m3

Cantidad de acero utilizado 6.366.092 Kg

Duración del proceso de

tratamiento ( desde captación hasta Fontsanta)

5,30 horas


- 144 -

Figura 9 Otros datos de interés

12.4.6 Financiación de la planta

El coste final de la construcción de la planta asciende a los 230 millones de

euros, de los cuales, 150 millones de euros fueron financiados por el fondo de

Cohesión de la Unión Europea, 53 millones de euros por el Ministerio de Medio

Ambiente y 28 millones de euros por Aigües Ter Llobregat.

Inversión total 230 M €

Financiamiento Fondo

Cohesión Unión Europea 150 M €

Ministerio Medio Ambiente

Rural y Marino 53 M €

Aigües Ter Llobregat

(ATLL) 28 M €

Tabla 10 Financiación de la planta


- 145 -

CAPÍTULO 13. DISEÑO

DE UNA PLANTA

13.1 Introducción

El diseño de una instalación se hace a partir de dos aspectos fundamentales, el

análisis del agua que se va a tratar y la calidad del agua que se quiere obtener.

No es lo mismo desalar agua salobre que agua de mar.

La base del sistema de tratamiento de osmosis inversa lo constituye la

membrana. Es un elemento muy sensible a los distintos componentes físicos y

químicos del agua a tratar, y por ello el diseño de la instalación debe contemplar

también el de los equipos que constituyen el tratamiento físico-químico, que va a

dejar el agua en las mejores condiciones para ser procesada por la membrana.

Finalmente, los elementos mecánicos o de control de la instalación deben ser

también los adecuados para que la planta funcione con la mayor eficiencia y las

menores interrupciones posibles.


- 146 -

13.2 Datos preliminares

Las características físicas y químicas del agua que se va a tratar constituyen la

base de partida para el diseño de la instalación.

El análisis iónico es imprescindible, puesto que nos ayuda a saber la cantidad de

salinidad del agua y por tanto a elegir el tipo de membrana más adecuada. Este

análisis debe ser lo más completo posible con especial referencia a los iones que

presentan más dificultades para su separación, como por ejemplo, los

monovalentes, pero también hay que tener en cuenta algunos microelementos

como hierro, aluminio, magnesio, estroncio, flúor y sílice. Estos dos compuestos

pueden ocasionar graves problemas para la membrana. El análisis químico del

agua debe hacer referencia a los siguientes elementos:

ANIONES

Cl- CO3H-

SO42- NO3

-

CO32- F-

CATIONES

Na+ Ba2+

K+ Sr2+

Ca2+ Fe3+

Mg2+ Al3+

13.3 Capacidad de la instalación

La decisión sobre el tamaño de la instalación es importante, puesto que hay que

adaptar los equipos mecánicos y eléctricos.

Hay que tener en cuenta también que el mejor funcionamiento de las

instalaciones se obtiene cuando su producción es de forma continua.

Las paradas no sólo reducen la eficiencia de la instalación, aumentando el coste

del agua producto, sino que también:

- Reduce la vida de los equipos, y en especial de las membranas


- 147 -

- Pueden deteriorar las membranas, al producirse precipitaciones o favorecer la

proliferación de bacterias.

- Empeoran la calidad del producto, ya que la instalación necesita un cierto

tiempo de funcionamiento para estabilizar sus parámetros de producción.

- Producen una mayor compactación y ensuciamiento de las membranas.

Por estas razones, se debe tener especial cuidado en la elección del tamaño de

módulo adecuado en función de las condiciones de operación de la instalación.

Las instalaciones que van a funcionar de forma continua deberán elegir módulos

de mayor tamaño.

Los distintos módulos en que se compartimenta la instalación deberán ser de las

mismas dimensiones para poder compartir equipos de repuesto y reducir gastos

de mantenimiento.

Actualmente, los tamaños máximos de módulos o bastidores, en el caso de agua

de mar, suelen ser de 5.000 m3/día, incluso de hasta 6.000 y 7.000 m3/día.

El hecho de utilizar bombas de alta presión de mayor capacidad permite

incrementar la eficiencia o rendimiento de éstas. También hay que tener en

cuenta que cualquier avería en un tubo de presión o membrana exige la parada

de todo un bastidor.

13.4 Selección de la membrana

Una vez conocidas las características del agua, se decide el tipo e membrana a

utilizar, tanto des del punto de vista de la configuración, como de los materiales

que la componen.

Cuando la captación se hace a través de un pozo playero sin contaminación

orgánica o actividad biológica se puede utilizar tanto membranas de fibra hueca

como en espiral. Aunque el permeado producido por las membranas de fibra

hueca es de mejor calidad y menor salinidad que en el caso de la configuración

en espiral. Hay que tener en cuenta también que las membranas de fibra hueca

tienen mayor recuperación unitaria y mayor superficie filtrante, pero la poca

permeabilidad de estas obliga a aplicar presiones diferenciales superiores.

Si la captación de agua se realiza de forma abierta o en lugares con

contaminación orgánica, se recomienda utilizar membranas de arrollamiento en

espiral.


- 148 -

13.4.1 Superficie de la membrana

La membrana tiene una capacidad de producción o permeabilidad limitada que

depende del material constituyente y del proceso de fabricación. La capacidad de

producción está también relacionada con la superficie filtrante.

Si se quiere superar dicha producción es necesario elevar la presión de

funcionamiento de la instalación y en consecuencia forzar a la membrana a

permear un caudal superior al que le corresponde. Las consecuencias de esta

acción son las siguientes:

- Disminución de la vida útil de la membrana por compactación.

- Ensuciamiento más frecuente.

Por tanto, hay que saber cuál es la superficie de cada membrana para colocar en

cada instalación el número de membranas adecuado para la capacidad de la

instalación y las condiciones del agua.

Una membrana viene definida en sus condiciones de funcionamiento por un flujo

por unidad de superficie de membrana, el cual ha sido contrastado en fábrica.

Este flujo depende de las características de permeabilidad de la membrana y del

tipo de membrana, que es aquel que permite un funcionamiento regular de las

mismas sin ensuciamientos anormales.

13.4.2 Número de membranas

Partiendo del caudal necesario de producción, de la superficie y del flujo de la

membrana, se obtiene el número necesario de membranas para la instalación.

Hay que tener en cuenta también otra serie de circunstancias en cuanto a la

elección del número de membranas:

- Para membranas espirales, los tubos de presión en que se alojan estas

membranas tienen una capacidad para 6 o 7 membranas.

- Los fabricantes suelen recomendar unos límites máximos de recuperación por

membrana que no conviene sobrepasar.

- La producción de una membrana depende de la presión que se le aplica y de

la salinidad del agua que se va a desalar.

Cuanto más salina es el agua, mayor es su presión osmótica y por tanto, más

elevada la presión que debe aplicarse a la membrana para obtener el caudal

nominal de permeado. Como el caudal de rechazo de una membrana se utiliza

como caudal de alimentación de la siguiente, el agua se va concentrando al pasar

de una membrana a otra mientras que la presión de alimentación se va


- 149 -

reduciendo como consecuencia de la pérdida de carga. Por tanto, el caudal que

produce cada membrana es siempre superior al de la membrana que le sigue.

La membrana, en el mismo momento en que se pone en marcha, empieza a

perder caudal y rechazo a un ritmo muy lento, como consecuencia de dos

factores:

- La presión a la que se ve sometida y que produce una compactación de la

membrana.

- El aporte de partículas que superan todos los elementos del pre-tratamiento.

13.4.3 Agrupación de membranas

Como se ha comentado anteriormente, las membranas se colocan en tubos de

presión, en el caso de tener una configuración en espiral y por parejas en el caso

de fibra hueca.

La capacidad de recuperación de las membranas es limitada, siendo los valres

máximos los siguientes:

- membranas espirales agua de mar: 15%

- membranas fibra hueca: 40%

Cuando las membranas se colocan en tubos de presión, los valores máximos de

recuperación por tubo de 6 membranas es de un 42% aproximadamente.

13.5 Conversión

La elección de la conversión o recuperación del sistema está condicionado por la

composición iónica del agua que se va a tratar, tal y como se ha comentado

anteriormente.

Las sales rechazadas por la membrana se concentran en el rechazo donde

pueden superar su límite de solubilidad y precipitar sobre ella.

Para instalaciones de agua de mar, se consideran satisfactorias recuperaciones

del 45 %, reduciéndose en bastantes casos al 40-43%.


- 150 -

13.6 Presiones

Los caudales de partida del diseño tienen que establecerse para unas condiciones

de presión y salinidad determinadas.

Al producirse el arranque de la planta se realiza un ajuste de la presión con el fin

de que la producción y la salinidad sean lo previsto. Dicha presión será

inicialmente más baja puesto que las membranas están completamente nuevas.

A partir de ese momento se empieza a producir un ensuciamiento y

compactación de las mismas, por lo que el caudal empieza a disminuir. Si se

quiere mantener el caudal nominal, hay que aumentar la presión del agua que

alimenta a las membranas.

13.7 Equipos mecánicos

Para los equipos mecánicos hay que tener en cuenta los equipos de impulsión y

especialmente al bombeo de alta presión que es el que genera un mayor

consumo energético.

13.7.1 Bombas de alta presión

En cuanto a la capacidad de la bomba de alta presión hay que definir el caudal y

la presión que debe suministrar la bomba. La presión estará próxima a la

máxima soportada por la membrana para poder así aprovechar al máximo la

capacidad de esta.

Para fijar un caudal hay que tener en cuenta los siguientes aspectos:

- Características químicas del agua a tratar.

- Condiciones de funcionamiento de la instalación


La incorporación de equipos de recuperación de energía es muy habitual en

instalaciones de agua de mar, en la que al alcanzarse recuperaciones inferiores al

50 %, existe un potencial de energía muy importante para recuperar en el

rechazo.


- 151 -

13.7.3 Equipos para el lavado de membranas

Para poder limpiar las membranas se necesita un equipo que permita recuperar

los parámetros básicos de funcionamiento de las membranas.

Cuando el bastidor es de una sola etapa, se lavará todo de una sola vez, pero si

tuviera dos etapas, se puede hacer el mismo proceso etapa por etapa. Esto

permite reducir la capacidad de la bomba y del depósito, pero el tiempo de

lavado es superior.

Si la toma de agua es un pozo sin contaminación se puede hacer el lavado de

todas las etapas de una sola vez, mientras que si la toma es abierta, es

aconsejable realizar el lavado en tantas etapas como tenga el bastidor.

13.8 Otros aspectos del diseño

Por último se tendrá en cuenta el tipo de pre-tratamientos y/o post-tratamientos

que se deben aplicar.

En cuanto al pre-tratamiento físico, dependiendo de las características del agua

se realizará una o más etapas de filtración.

Las bombas de la toma de agua también son muy importantes puesto que tienen

que impulsar volúmenes bastante grandes.

Si los filtros a utilizar son abiertos, las bombas serán de una altura de impulsión

pequeña. Mientras que si los filtros son cerrados, las bombas deberán

proporcionar el caudal y la presión necesaria para superar las pérdidas de carga

en tuberías y válvulas.

13.9 Datos de la planta diseñada

Producción prevista de agua: 5.000 m3/día

Temperatura del agua: 12-25º C. Se fijará una temperatura aproximada de

20ºC.


- 152 -

pH agua: 7 – 8

Salinidad del agua bruta: 38.000 ppm

Salinidad agua producto: <250 ppm

Conversión: 43%(Se consideran valores satisfactorios del 45%, reduciéndose

en algunos casos a valores comprendidos entre 40 y 43%).

Tipo de membrana: membrana espiral FYLMTEC

Caudal unitario: 23 m3/día

Los valores indicados a continuación corresponden a un año medio en la

vida de la instalación.

La recuperación de cada elemento, disminuye a medida que pasa por cada membrana. El caudal medio suele estar comprendido entre un 6 y un

72%, por tanto:

Caudal medio unitario: 0,72 · 23 m3/día = 16,56 m3/día

Nº de membranas en la instalación:

= 301,9 ~ 302

Número de etapas: 1

Días de funcionamiento: 350 días/año

Amortización de la inversión: 20 años

13.9.1 Análisis del agua de mar

Se ha considerado una salinidad media de aproximadamente 38000 ppm.

Como base de partida para el diseño de la planta se ha considerado la

composición media del agua del mar correspondiente a la del mar mediterráneo:


- 153 -

Calcio 471 ppm

Magnesio 1520 ppm

Potasio 478 ppm

Sodio 11415 ppm

Bicarbonatos 250 ppm

Cloruros 20800 ppm

Sulfatos 2550 ppm

Fluoruros 0 ppm

Bario 0 ppm

Estroncio 0 ppm

Nitratos 15 ppm

Sílice 8 ppm

Tabla 10 Composición del agua del mar mediterráneo

La salinidad del agua producto de la unidad de osmosis inversa es inferior a 250 ppm y se ha de someter a un proceso de remineralización para que

sea apta para el consumo humano.

13.10 Descripción de la planta

A continuación se muestran los diferentes procesos necesarios para poder

desalar el agua de mar mediante osmosis inversa.

13.10.1 Captación del agua de mar

La captación del agua se realizará mediante emisarios submarinos para poder

conseguir una variación de temperatura mínima. La extracción del agua se

realizará mediante dos bombas verticales con una capacidad de bombeo de

aproximadamente 485 m3/hora que transportarán el agua hacia la planta.

El agua impulsada por las bombas será conducida hasta un depósito regulador

donde se adicionará hipoclorito sódico. Se instalarán transmisores de nivel y


- 154 -

bombas de vaciado y medidores de caudal y manómetros en colectores de

impulsión.

13.10.2 Tratamiento inicial

El agua se trata añadiendo hipoclorito sódico con el objetivo de desinfectar y este

puede ser añadido en la toma de agua o antes de pasar a la etapa de filtración

con arena.

Después se acidifica con ácido sulfúrico al 96 % con el objetivo de reducir el pH

para no causar incrustaciones en las membranas y en otras secciones de la

instalación.

Finalmente se añadirá una sustancia coagulante para poder separar las partículas

más grandes del agua y se hará antes de pasar a la etapa de filtración con

arena. El coagulante será de tipo inorgánico con una concentración del 80 %

aproximadamente. El equipo de dosificación estará formado por un depósito de

almacenamiento con un agitador de hélice para mantener la solución

homogénea, y dos bombas dosificadoras con una capacidad de 44 l/h. La

conducción se realizará mediante tuberías de PVC hasta los filtros de arena.

La instalación de dosificación de hipoclorito sódico consta de un depósito de

almacenamiento de polietileno de alta densidad, dos bombas dosificadoras de

caudal regulable de 25 l/h y una válvula de seguridad en la impulsión del

reactivo.

La instalación de ácido sulfúrico consta de un depósito de almacenamiento de

polietileno de alta densidad, dos bombas dosificadoras con una capacidad

máxima de 15 l/h y caudal variable mediante un variador de frecuencia que

permite ajustar la dosis de ácido. El reactivo será transportado a través de una

tubería de acero al carbono donde se incorporarán válvulas de seguridad debido

a la peligrosidad del producto.

13.10.3 Filtración con arena

Una vez añadidos los reactivos, el agua es impulsada hacia los filtros a través de

bombas impulsoras.

La filtración con arena consiste en filtros cerrados construidos en acero al

carbono compuesto de material filtrante y tendrán un sistema de limpieza

basado en un conjunto de bombas y compresores que impulsarán agua a

contracorriente.


- 155 -

Cada filtro tendrá un caudal nominal de 244m3/h aproximadamente y una

superficie de filtración de 28 m2.

El sistema de lavado de los filtros estará formado por un sistema de control de

caudal de lavado y de secuencias de lavado. Esto dependerá de la calidad del

agua a filtrar.

13.10.4 Decloración y adición de anti incrustantes

La dosificación de bisulfito sódico se puede hacer tanto en la entrada como en la

salida de la etapa de filtración con arena. El depósito está construido de PEHD

con un agitador de hélice y un caudal máximo de 20 l/h. Las bombas

dosificadoras son de membrana e inyectan el producto a través de una tubería

de PVC.

Una vez realizado este proceso, se añaden sustancias químicas para evitar las

incrustaciones. Esta instalación estará dotada de dos bombas dosificadoras

electromagnéticas tipo membrana con una capacidad máxima de 2l/h. La

conducción se realizará mediante una tubería de PVC con válvula de seguridad

en la impulsión.

13.10.5 Filtración mediante cartuchos

Una vez eliminado el cloro y añadido sustancias antiincrustantes, el agua es

impulsada hasta unos filtros de cartucho mediante unas bombas impulsoras.

Estos filtros tendrán una superficie filtrante de 26 m2 con un grado de filtración

de 5 micras. El caudal unitario será de 244 m3/h.

El principal objetivo de los cartuchos de filtro es retener las partículas más

pequeñas para evitar que estas se depositen en las membranas de osmosis

inversa.

Este tipo de filtros necesitan un sistema de limpieza a contracorriente vasado en

un conjunto de bombas y compresores que impulsarán el agua a contracorriente.


- 156 -

13.10.6 Bombeo a alta presión

El agua procedente de los filtros de cartucho es impulsada hacia una bomba de

alta presión. Este tipo de bombas se caracteriza por necesitar altas presiones de

trabajo, por operar con líquidos poco viscosos y con caudales pequeños. Estan

características permiten el funcionamiento continuo durante 24 horas,

reduciendo las operaciones de mantenimiento.

13.10.7 Osmosis inversa

La unidad de osmosis inversa estará formada por únicamente por una línea de

proceso con una capacidad máxima de 5.000 m3/día. Esta unidad está

constituida por 302 membranas y la agrupación de los módulos se realizará en

serie, puesto que el tipo de membrana utilizado es en espiral. En este caso, la

conversión total del sistema será del 43 % aproximadamente. Las características

del bastidor son las siguientes:

UNIDAD OSMOSIS INVERSA

Nº Bastidores 1

Disposición 1 etapa

Conversión 43%

Nº de membranas por

tubo 6

Total membranas 302

Tipo de membrana Filmtec

Material membrana Poliamida aromática

Configuración

membrana

arrollamiento en

espiral

Caudal unitario de la

membrana 23 m3/día

Rechazo de sales 99,75%

Presión operación 68 bar

Salinidad permeado < 250 ppm

Tabla 11 Características de la unidad de osmosis inversa

Las membranas serán sometidas periódicamente a una limpieza con distintos

reactivos químicos. Esta técnica consiste en recircular una solución limpiadora a

través de las membranas. La solución es bombeada mediante bombas de


- 157 -

limpieza y el rechazo se recoge en el depósito de productos químicos. La

frecuencia de limpieza dependerá de la calidad del agua de alimentación y de la

operación general de la planta.

El equipo de lavado de membranas está formado por un depósito provisto de un

electroagitador con un grupo de bombeo que impulsará la solución de lavado

hasta las membranas.


Para recuperar la energía se utilizará una turbina Pelton caracterizada por tener

unos costes de inversión, operación y mantenimiento inferiores a otro tipo de

recuperadores de energía.

Esta turbina se impulsará a través del flujo de la salmuera de rechazo y se

acoplará al eje del motor de la bomba proporcionando parte de la energía

necesaria para su funcionamiento.

13.10.9 Remineralización del agua

Con el fin de adecuar el agua permeada para el consumo humano, será

remineraizada mediante filtros de calcita. La composición del agua permeada

tiene una salinidad de 200 ppm aproximadamente, con desequilibrio de C02 que

provoca un descenso del pH y una falta de dureza y alcalinidad. El equipo

necesario para la remineralización del agua está compuesto por las siguientes

unidades:

- Tanque de almacenamiento de CO2 líquido.

- Evaporador de CO2.

- Dosificador de CO2.

- Filtros de calcita.

El caudal total a tratar de estos filtros es de 208 m3/h con una velocidad

superficial de 15 m/h y una presión mínima de entrada del filtro de 0,42 bares.

13.10.10 Evacuación de la salmuera

Para reducir el impacto ambiental, el agua de rechazo con un alto contenido en

salmuera se recogerá en un colector y se diluirá junto con el agua de mar.


- 158 -

CAPÍTULO 14.

EVALUACIÓN

ECONOMICA

14.1 Introducción

La viabilidad de una instalación de desalación depende básicamente del precio

final al que se pueda obtener el agua producto.

Pero hay que tener en cuenta también la necesidad que se va a cubrir mediante

el agua desalada y el sector económico al que se dedique.

Las instalaciones desalinizadoras necesitan una gran fuente de energía para

poder realizar el proceso, ya sea o bien en forma de vapor o mediante

electricidad. Por tanto, se deberá buscar siempre la alternativa de menor

consumo energético.

14.2 Costes de la desalación

Los costes del agua desalada pueden ser muy variables debido a que las plantas

se construyen a medida.


- 159 -

La osmosis inversa tiene una gran flexibilidad para adaptarse a cualquier tipo de

circunstancias, por lo que es posible realizar diseños muy distintos para un

mismo tipo de agua, en función de las circunstancias que puedan presentarse.

Las instalaciones se deben optimizar teniendo en cuenta tanto los gastos de la

primera inversión como los que se van a realizar a lo largo de los años.

Se pueden destacar otros aspectos de gran importancia en la instalación:

-Tamaño de la instalación:

En función del tamaño se consigue una economía de escala tanto en la inversión

como en la mano de obra.

-Materiales a emplear:

Cuanto mejores son los materiales más elevada en la inversión inicial, pero

también se reducen los costes de mantenimiento y se prolonga la vida útil de

estos materiales.

-Eficiencia de los equipos:

Cuanto mayor es la eficiencia de las bombas y motores menos son los costes

energéticos de la operación.

-Conversión:

Permite un funcionamiento de la instalación menos problemático e incluso

adaptarse más fácilmente a futuros cambios tecnológicos.

Número de membranas: un número menor reduce la inversión pero produce

mayores problemas de ensuciamiento por lo que se incrementan los costes de

lavado y se disminuye la eficiencia de la instalación, acortando la vida media de

las membranas.

-Tiempo de funcionamiento:

Las instalaciones deben funcionar de forma continua durante el mayor tiempo

posible para disminuir el coste total por metro cúbico producido.

Todas estas circunstancias deben valorarse a la hora de realizar el diseño para

obtener el coste de agua desalada lo más bajo posible.

14.2.1 Gastos o costes fijos

Los gastos o costes fijos son los que se generan como consecuencia de la

construcción de la planta. Una vez terminada ésta repercuten en la misma tanto

si funciona como si por circunstancias especiales debe estar parada.


- 160 -

Amortización de la inversión

Se entiende por inversión todos los gastos iniciales que se generan al poner en

marcha un proyecto de este tipo, en consecuencia, se deberán tener en

consideración los gastos generados por la compra del solar, los permisos,

proyectos y estudios técnicos y los costes de los edificios y equipamientos.

Su amortización deberá realizarse a lo largo de la vida útil de la instalación.

No debe fijarse un mismo periodo de amortización para todos los conceptos,

puesto que se tratan de elementos completamente distintos por lo que los

periodos que se deberá repercutir la amortización también lo serán.

Para la obra civil y el resto de los gastos de primer establecimiento se considera

adecuado un período de amortización de 20 años ya que la obra civil es

fácilmente aprovechable para nuevas instalaciones.

Para el resto de equipos se establecen periodos más cortos y en muchos casos

no tanto porque no vayan a seguir funcionando con buen rendimiento al cabo de

dicho periodo, sino por la obsolescencia técnica. Con estos criterios los períodos

más frecuentemente adoptados son:

- Equipos mecánicos: 12 años

- Membranas: 8 años

- Equipos eléctricos: 15 años

- Instrumentación y control: 12 años

- Tuberías: 15 años

Personal y mantenimiento

Son dos partidas que podrían considerarse como gastos variables, puesto que en

teoría sólo se necesitan ambos si la planta funciona.

Es decir, el personal mínimo de mantenimiento seria un gasto fijo y el personal

que incrementaría la plantilla en épocas de funcionamiento seria el gasto variable

de la operación.

Cualquier instalación desaladora, y especialmente si es de agua de mar, requiere

una inversión importante y por tanto exige una atención de personal permanente

y altamente cualificado.


- 161 -

Factor de energía

También podría tener la consideración de gasto fijo el término o factor de

potencia que se establece en el contrato de suministro con la compañía eléctrica.

14.2.2 Gastos o Costes variables

Se producen exclusivamente como consecuencia de la operación o

funcionamiento de la instalación y entre ellos se consideran los siguientes:

- Reactivos químicos

- Reposición de membranas

- Reposición de cartuchos

- Reposición de arenas

- Limpieza química

- Repuestos

- Energía

- Varios

- Limpieza

- Material de oficina

- Equipos de trabajo

- Mantenimientos específicos

14.3 Financiación de las instalaciones

Uno de los problemas que más influye actualmente en la mayor implantación de

las instalaciones desalinizadoras, es la dificultad de encontrar una vía de

financiación que permita obtener agua potable a un precio que sea asequible a la

población que la demanda.


- 162 -

La inversión de una planta tiene un alto coste y las entidades públicas tienen

presupuestos limitados, debido a esto cada vez es más frecuente la financiación

de las obras por parte de empresas privadas. Estas recuperan la inversión en

base al precio del agua producida o en pago aplazados.

Existen tres tipos de financiación que dependerá según su terminología

comercial:

14.3.1 Turn-Key (llave en mano)

Con este sistema el contratista hace la obra, la pone en marcha, forma

generalmente al personal del cliente y le entrega finalmente a este la instalación

mediante fórmula de pago previamente acordada.

14.3.2 BOO (construido, operado y propiedad del constructor)

El contratista construye la instalación y la opera durante un periodo previamente

acordado, durante el cual recibe del cliente el pago a la inversión realizada,

generalmente incluida en el precio del agua.

Al final del plazo acordado, la instalación es propiedad del contratista, que de

común acuerdo puede seguir explotándola o bien vendérsela al cliente.

14.3.3 BOOT ( construido, operado y transferido)

Es muy similar al caso anterior, pero con la diferencia de que al final del periodo

acordado la propiedad de la instalación pasa al cliente, que podrá seguir

explotándola en el futuro por sí mismo o por medio del contratista que le ofrezca

unas mejores condiciones.

El primer tipo de financiación es generalmente el más barato pero exige al cliente

disponer de una infraestructura técnica adecuada para hacerse cargo de la

explotación de la planta una vez terminada. Generalmente es utilizado en

instalaciones de tamaño pequeño o mediano.


- 163 -

Los otros dos casos, resultan mas adecuados para entidades públicas y la

elección entre uno u otro depende de la planificación futura de la administración.

14.4 Costes de la planta diseñada

Datos iniciales

Producción prevista de agua: 5.000 m3/día

Temperatura del agua: 12-25º C. Se fijará una temperatura aproximada

de 20ºC.

pH agua: 7 – 8

Salinidad del agua bruta: 38.000 ppm

Salinidad agua producto: <250 ppm

Conversión: 43%(Se consideran valores satisfactorios del 45%,

reduciéndose en algunos casos a valores comprendidos entre 40 y 43%).

Tipo de membrana: membrana espiral FYLMTEC


Los valores indicados a continuación corresponden a un año medio en la

vida de la instalación.

La recuperación de cada elemento, disminuye a medida que pasa por cada

membrana. El caudal medio suele estar comprendido entre un 6 y un

72%, por tanto:


Nº de membranas en la instalación:

= 301,9 ~ 302

Número de etapas: 1

Días de funcionamiento: 350 días/año


- 164 -

Amortización de la inversión: 20 años

14.4.1 Costes de explotación

Los costes de explotación incluyen los costes del personal, reactivos,

mantenimiento, reposición de membranas y coste energético.

Costes de personal

Para el personal se ha considerado una explotación y mantenimiento completa.

La estructuración del personal se muestra en el siguiente cuadro.

PERSONAL

PUESTO DE

TRABAJO

nº

personas

SALARIO

BRUTO ANUAL

COSTE

PERSONAL AÑO

Director planta 1 36.000 36.000

Administrativos 3 19.000 57.000

Ing. Técnico

planta 1 25.000 25.000

Mantenimiento 2 18.500 37.000

Operario de

planta 3 18.500 55500

TOTAL 210.500

Tabla 12 costes personal

TOTAL PERSONAL: 210.500 €

Coste de reactivos

Para el coste de reactivos se tienen en cuenta los reactivos dosificados para el

tratamiento del agua y los productos necesarios para el mantenimiento y

limpieza de membranas. Los reactivos dosificados son los siguientes:

- Hipoclorito sódico


- 165 -

- Ácido sulfúrico

- Coagulante

- Bisulfito sódico

- Antiincrustante

- Anhídrido carbónico

- Calcita

Para determinar el precio de los reactivos se estipula un precio medio de

aproximadamente 0,072 € por cada m3 de agua producida diariamente.

Se considera un gasto anual de aproximadamente 4900 € para los reactivos de

limpieza y mantenimiento.

REACTIVOS TOTAL COSTE

ANUAL

Reactivos 360 126.000

Limpieza y mantenimiento

4900 4900

Tabla 13 costes reactivos

TOTAL REACTIVOS: 130.900 €

Costes de energía

El cálculo de los gastos de energía de la planta se realiza según las tarifas

actuales del 2011.

Para la potencia contratada se ha tenido en cuenta todos los instrumentos y

maquinaria eléctrica incluyendo las bombas de captación, de alta presión, de

impulsión y de dosificación de agua.

También se incluyen los costes de mantenimiento y conservación de las

instalaciones.

El coste de mantenimiento de la planta es muy variable, este depende de

muchos factores, por tanto, se ha intentado hacer una valoración aproximada.

Potencia contratada : 800 Kw


- 166 -

Importe potencia contratada:

Potencia precio

Kw/mes

TOTAL

(€/año)

800 14,0069 134.466

Tabla 14 Potencia contratada

Potencia consumida:

Potencia precio

Kw/día TOTAL(€/año)

714 0,05953 510.053

Tabla 15 Potencia consumida

Para el mantenimiento y conservación de la planta se ha establecido un coste

anual de aproximadamente 9.600 €

TOTAL ENERGÍA Y MANTENIMIENTO: 134.466+510.053+9.600 =654.119 €

Costes de reposición de membranas

Datos de la membrana:


Los valores indicados a continuación corresponden a un año medio en la vida de la instalación.

La recuperación de cada elemento, disminuye a medida que pasa por cada

membrana. El caudal medio suele estar comprendido entre un 6 y un

72%, por tanto:


- Nº de membranas en la instalación:

= 301,9 ~ 302


- 167 -

- Reposición media anual: 12% = 37 membranas

- Precio de las membranas: 1280 €/ud.

- Importe reposición: 47.360 €/año

TOTAL MEMBRANAS: 47.360 €

14.4.2 Costes de la amortización de la inversión

La inversión necesaria para instalar una planta de ósmosis inversa incluye el

valor final de la ejecución del correspondiente proyecto, así como el de todas las

infraestructuras necesarias.

Una vez estimada la inversión, se procederá al cálculo de las anualidades de

amortización, bajo la hipótesis de que el capital ha sido prestado a un interés del

5% anual y un período de amortización de 20 años.

En las instalaciones desaladoras, al contrario de otro tipo de obras de

tratamiento de aguas, la obra civil no es tan importante, pudiéndose establecer

para el caso de las instalaciones de agua de mar los siguientes porcentajes

respecto a la inversión total:

- Obra civil: 15 – 25 %

- Equipos mecánicos: 35 – 43 %

- Membranas: 12 – 18 %

- Equipos eléctricos: 10 – 14 %

- Instrumentación y control: 2 – 4 %

Para la obra civil y el resto de los gastos de primer establecimiento se considera

adecuado un período de 20 años. Para el resto de los equipos se establece:

- Equipos mecánicos: 12 años

- Membranas: 8 años

- Equipos eléctricos: 15 años

- Instrumentación y control: 12 años

- Tuberías: 15 años


- 168 -

Para determinar la amortización se tendrán en cuenta los costes iniciales de la

compra del solar, los permisos administrativos, proyectos y estudios técnicos, y

por último el coste del edificio y de los equipos.

Para calcular el valor de la amortización hay que tener en cuenta el coste total

del capital, el tiempo de amortización de la planta y el tipo de interés, tal y como

se indica en la siguiente fórmula:

Amortización anual:

Donde:

C: costes de inversión

i: tipo de interés en tanto por uno

n: nº de años de la amortización

Los costes de inversión de la planta son los siguientes:

CONCEPTO PRECIO EN €

Bombeo agua de mar 410.500

Filtros de arena 1.020.600

Lavado filtros 89.000

Filtros de cartucho 163.000

Bombeo alta presión 1.400.000

Recuperadores de

energía 453.900

Bastidor de membranas 1.600.500

Depósitos de

almacenamiento 260.000

Equipos limpieza química 98.000

Equipos 6.344.400

Obra civil 1.200.000

Puesta en marcha 94.000

Otros 73.000

TOTAL 13.206.900

Tabla 16 Costes de inversión


- 169 -

AMORTIZACIÓN ANUAL:

13.206.900 · 1 0,05 20 0,05

1 0,05 20 1 = 479.591.870 €/año

14.4.3 Costes totales de la planta

A continuación se muestra un cuadro resumen con los costes totales de la planta

Tabla 17 costes totales de la planta

COSTES TOTALES PRECIO EN €

Personal 210.500

Reactivos 130.900

Energía + Mantenimiento 654.119

Reposición membranas 47.360

Costes amortización 479.592

TOTAL 1.522.471


- 170 -

CAPITULO 15.

BIBLIOGRAFÍA

15.1 Referencias bibliográficas

Fariñas Iglesias, Manuel. Osmosis inversa. Fundamentos, tecnología y

aplicaciones. Madrid: Mc Graw Hill,1999.

Medina San Juan, Jose Antonio. Desalación de aguas salobres y de mar.

Osmosis inversa. Madrid: Mundi-Prensa, 1999.

Veza, Jose Miguel. Introducción a la desalación de aguas. Gran Canaria:

Universidad Palmas de Gran Canaria, 2002.

Hernandez Ramón Adela. Microfiltración, ultrafiltración y osmosis inversa.

Murcia, 2010.

Taylor, James S. Ósmosis inversa y nanofiltración. A: American Water

Works Association Research Foundation. Tratamiento del agua por

procesos de membrana. 1ª edició. Madrid: McGraw-Hill, 1998

Normativa Estatal, Ministerio de la presidencia. R.D.1327/1995, 28-07,

sobre las instalaciones de desalación de agua marina o salobre.


- 171 -

15.2 Otras referencias

Revista: infoagbar. Artículo mayo del 2009.

Artículo: Water desalination Report, mayo 2011

Generalitat de Catalunya: http://www.gencat.cat

Hispagua: http://hispagua.cedex.es

Centro del agua :http://centrodelagua.org

Membranas Filmtec: http://www.filmtec.com

Planta desaladora ATLL: http://www.atll.cat

Asociación desalinización y utilización del agua: www.aedyr.com

Ministerio de medio ambiente y medio rural y marino: Agua.

http://www.mma.es

International desalination asociation: http://www.idadesal.org

European desalination society: http://www.edsoc.com

http://www.aedyr.com/


- 172 -

ANEXOS

ANEXO I: Ficha técnica de las membranas


- 173 -

ANEXO II: Legislación

Real Decreto 1138/1990, de 14 de septiembre, por el que se aprueba la Reglamentación Técnico-Sanitaria para el abastecimiento y control de calidad de las aguas potables de

consumo público.

LA ADHESION DE ESPAÑA A LA COMUNIDAD ECONOMICA EUROPEA HACE NECESARIO ARMONIZAR NUESTRA LEGISLACION A LAS DISPOSICIONES

COMUNITARIAS Y, ENTRE ELLAS, A LA DIRECTIVA 80/778/CEE, DE 15 DE JULIO

(<DIARIO OFICIAL DE LAS COMUNIDADES EUROPEAS> DE 30 DE AGOSTO), RELATIVA A

LA CALIDAD DE LAS AGUAS DESTINADAS AL CONSUMO HUMANO.

CONFORME A DICHA DIRECTIVA, TODAS LAS AGUAS DESTINADAS AL CONSUMO

HUMANO, SALVO LAS MINERALES NATURALES Y LAS MEDICINALES, Y CUALQUIERA QUE

SEA SU ORIGEN, DEBEN SATISFACER, SALVO LAS EXCEPCIONES PREVISTAS EN SUS

ARTICULOS 9. Y 10 Y, EN SU CASO, EN EL ARTICULO 20, LOS CRITERIOS DE CALIDAD EXPRESADOS EN SU ANEXO I, COMPLEMENTADOS, EN LO REFERENTE A MODELOS Y

FRECUENCIA DE LOS ANALISIS TIPO Y A LOS METODOS ANALITICOS DE REFERENCIA,

EN SUS ANEXOS II Y III, RESPECTIVAMENTE.

LA REGLAMENTACION TECNICO-SANITARIA PARA EL ABASTECIMIENTO Y CONTROL

DE CALIDAD DE LAS AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO, APROBADA POR REAL DECRETO 1423/1982, DE 18 DE JUNIO (<BOLETIN OFICIAL DEL ESTADO> DEL 29), FUE

ELABORADA EN DESARROLLO DEL CODIGO ALIMENTARIO ESPAÑOL. LA

TRANSPOSICION DE LA DIRECTIVA 80/778/CEE A NUESTRA LEGISLACION EXIGE LA

ELABORACION DE UN NUEVO TEXTO EN EL QUE, ADEMAS, SE REGULEN EN SU TOTALIDAD LAS CARACTERISTICAS DE LOS ABASTECIMIENTOS DE LAS AGUAS

POTABLES DE CONSUMO PUBLICO, ASI COMO EL TRATAMIENTO, SUMINISTRO Y

DISTRIBUCION DE LAS MISMAS.

LA IMPORTANCIA PARA LA SALUD PUBLICA DE LAS AGUAS DESTINADAS AL CONSUMO HUMANO HACE NECESARIA LA FIJACION DE NORMAS DE CALIDAD, POR LO

QUE EL PRESENTE REAL DECRETO Y LA REGLAMENTACION TECNICO-SANITARIA QUE

APRUEBA SE DICTAN EN VIRTUD DEL ARTICULO 149.1.16. DE LA CONSTITUCION

ESPAÑOLA, CON ARREGLO AL ARTICULO 40.2, Y DISPOSICION ADICIONAL SEGUNDA DE LA LEY 14/1986, DE 25 DE ABRIL, GENERAL DE SANIDAD, RELACIONADOS CON EL

ARTICULO 2 DE LA MISMA.

EN SU VIRTUD, A PROPUESTA DE LOS MINISTROS DE ECONOMIA Y HACIENDA, DE

OBRAS PUBLICAS Y URBANISMO, DE INDUSTRIA Y ENERGIA, DE AGRICULTURA, PESCA

Y ALIMENTACION, Y DE SANIDAD Y CONSUMO, OIDOS LOS SECTORES AFECTADOS, PREVIO EL INFORME PRECEPTIVO DE LA COMISION INTERMINISTERIAL PARA LA

ORDENACION ALIMENTARIA, DE ACUERDO CON EL CONSEJO DE ESTADO Y PREVIA

DELIBERACION DEL CONSEJO DE MINISTROS EN SU REUNION DEL DIA 14 DE

SEPTIEMBRE DE 1990,

DISPONGO:

ARTICULO UNICO. SE APRUEBA LA ADJUNTA REGLAMENTACION TECNICO-

SANITARIA PARA EL ABASTECIMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD DE LAS AGUAS

POTABLES DE CONSUMO PUBLICO.

DISPOSICIONES ADICIONALES


- 174 -

PRIMERA. EL MINISTERIO DE SANIDAD Y CONSUMO ESTABLECERA UN SISTEMA DE

INFORMACION, RELATIVO AL ABASTECIMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD DE LAS AGUAS

POTABLES DE CONSUMO PUBLICO, QUE PERMITA LA COORDINACION DE LA MISMA

ENTRE LA ADMINISTRACION SANITARIA DEL ESTADO Y LAS COMUNIDADES AUTONOMAS, EN EL MARCO DE LAS FUNCIONES DEL CONSEJO INTERTERRITORIAL DEL

SISTEMA NACIONAL DE SALUD, PARA EL CUMPLIMIENTO DEL APARTADO 16 DEL

ARTICULO 40 DE LA LEY GENERAL DE SANIDAD, ASI COMO A LOS EFECTOS DE LA

ELABORACION DE LOS INFORMES REQUERIDOS POR LA COMUNIDAD ECONOMICA EUROPEA EN ESTA MATERIA.

SEGUNDA. A LOS EFECTOS DE COMUNICAR A LA COMISION DE LA COMUNIDAD

ECONOMICA EUROPEA LAS EXCEPCIONES PREVISTAS EN EL APARTADO 3.2 DEL

ARTICULO 3. DE LA REGLAMENTACION QUE SE APRUEBA, LAS COMUNIDADES AUTONOMAS COMUNICARAN AL MINISTERIO DE SANIDAD Y CONSUMO LAS CITADAS

EXCEPCIONES DENTRO DE LOS PLAZOS QUE A CONTINUACION SE INDICAN, QUE

HABRAN DE CONTARSE A PARTIR DEL OTORGAMIENTO DE LA CORRESPONDIENTE

AUTORIZACION:

SUPUESTO DEL APARTADO 3.2, A): CUARENTA Y CINCO DIAS.

SUPUESTO DEL APARTADO 3.2, B): SIETE DIAS.

SUPUESTO DE LOS APARTADOS 3.2, C), Y 3.2, D): INMEDIATAMENTE.

A LOS MISMOS EFECTOS CADA COMUNICACION DE AUTORIZACION IRA

ACOMPAÑADA PARA CADA SISTEMA DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PÚBLICO EXCEPCIONADO DE LA SIGUIENTE DOCUMENTACION:

EL O LOS PARAMETROS EXCEPCIONADOS.

EL NUEVO VALOR DE LA CONCENTRACION MAXIMA ADMISIBLE FIJADO PARA CADA

UNO DE LOS PARAMETROS.

LAS INFORMACIONES TECNICAS, ANALITICAS Y ESTADISTICAS JUSTIFICATIVAS DE

LA EXCEPCION.

LA DURACION PREVISTA DE LA EXCEPCION.

TERCERA. EN CASOS EXCEPCIONALES, Y EN LO RELATIVO A GRUPOS DE POBLACION GEOGRAFICAMENTE DELIMITADOS, PODRA SOLICITARSE LA CONCESION DE UN PLAZO

SUPLEMENTARIO PARA EL CUMPLIMIENTO DE LAS PRESCRIPCIONES DE LOS

CARACTERES DE LAS AGUAS POTABLES CONTENIDOS EN EL ARTICULO 3. DE LA

REGLAMENTACION QUE SE APRUEBA. A LOS EFECTOS DE PRESENTACION ANTE LA

COMISION DE LA COMUNIDAD ECONOMICA EUROPEA DE LAS SOLICITUDES DEBIDAMENTE MOTIVADAS, LAS COMUNIDADES AUTONOMAS, EN CUYA DEMARCACION

SE PRESENTEN LOS SUPUESTOS CITADOS, REMITIRAN AL MINISTERIO DE SANIDAD Y

CONSUMO, POR CADA GRUPO DE POBLACION AFECTADA, LA CORRESPONDIENTE

SOLICITUD, EN LA QUE SE CONSIDERARAN LAS DIFICULTADES ENCONTRADAS Y SE PROPONDRA UN PLAN DE ACCION, ACOMPAÑADO DEL CALENDARIO DEL MISMO, A

EJECUTAR PARA LA MEJORA DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS DESTINADAS AL CONSUMO

HUMANO. EL MINISTERIO DE SANIDAD Y CONSUMO COMUNICARA A LAS COMUNIDADES

AUTONOMAS SOLICITANTES LAS DECISIONES DE LA COMISION DE LA COMUNIDAD ECONOMICA EUROPEA.

CUARTA. LO DISPUESTO EN EL PRESENTE REAL DECRETO Y EN LA

REGLAMENTACION TECNICO-SANITARIA QUE APRUEBA SE DICTA AL AMPARO DEL

ARTICULO 149.1.16. DE LA CONSTITUCION ESPAÑOLA.

DISPOSICION TRANSITORIA


- 175 -

LAS REFORMAS Y ADAPTACIONES DE LAS INSTALACIONES EXISTENTES, DERIVADAS

DE LAS EXIGENCIAS INCORPORADAS A ESTA REGLAMENTACION QUE NO SEAN

CONSECUENCIA DE DISPOSICIONES LEGALES VIGENTES, SERAN LLEVADAS A CABO EN

EL PLAZO DE DOS AÑOS A PARTIR DE LA ENTRADA EN VIGOR DEL PRESENTE REAL DECRETO.

DISPOSICION DEROGATORIA

QUEDA DEROGADO EL REAL DECRETO 1423/1982, DE 18 DE JUNIO, POR EL QUE SE

APRUEBA LA REGLAMENTACION TECNICO-SANITARIA PARA EL ABASTECIMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD DE LAS AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO.

LAS DEMAS DISPOSICIONES DE IGUAL O INFERIOR RANGO QUE TENGAN POR

OBJETO ESTA MATERIA, QUEDAN DEROGADAS EN LO QUE SE OPONGAN A LO

DISPUESTO EN EL PRESENTE REAL DECRETO.

DISPOSICION FINAL

EL PRESENTE REAL DECRETO ENTRARA EN VIGOR EL DIA SIGUIENTE AL DE SU

PUBLICACION EN EL <BOLETIN OFICIAL DEL ESTADO>.

DADO EN MADRID A 14 DE SEPTIEMBRE DE 1990.

JUAN CARLOS R.

EL MINISTRO DE RELACIONES CON LAS CORTES

Y DE LA SECRETARIA DEL GOBIERNO,

VIRGILIO ZAPATERO GOMEZ

REGLAMENTACION TECNICO-SANITARIA PARA EL ABASTECIMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD DE LAS AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO

TITULO PRIMERO

AMBITO DE APLICACION

ARTICULO 1. LA PRESENTE REGLAMENTACION TIENE POR OBJETO DEFINIR A EFECTOS LEGALES LO QUE SE ENTIENDE POR AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO

Y FIJAR, CON CARACTER OBLIGATORIO, LAS NORMAS TECNICO-SANITARIAS PARA LA

CAPTACION, TRATAMIENTO, DISTRIBUCION Y CONTROL DE CALIDAD DE ESTAS AGUAS.

SE CONSIDERARAN EMPRESAS PROVEEDORAS Y/O DISTRIBUIDORAS DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO AQUELLAS PERSONAS, NATURALES O JURIDICAS,

PUBLICAS O PRIVADAS, QUE DEDICAN SU ACTIVIDAD A TODAS O ALGUNA DE LAS

FASES DE CAPTACION, TRATAMIENTO, TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE LAS AGUAS

POTABLES DE CONSUMO PUBLICO, DEFINIDAS EN EL APARTADO 2.2 DEL ARTICULO 2.

DE ESTA REGLAMENTACION.

LA PRESENTE REGLAMENTACION OBLIGA A TODAS LAS EMPRESAS PROVEEDORAS

Y/O DISTRIBUIDORAS DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO, DEFINIDAS EN EL

APARTADO 2.2 DEL ARTICULO 2. DE ESTA REGLAMENTACION.

LA PRESENTE REGLAMENTACION OBLIGA A TODAS LAS EMPRESAS PROVEEDORAS Y/O DISTRIBUIDORAS DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO.

LA PRESENTE REGLAMENTACION NO SE APLICARA A:

LAS AGUAS DE BEBIDA ENVASADAS RECONOCIDAS COMO TALES.

LAS AGUAS MEDICINALES RECONOCIDAS COMO TALES.


- 176 -

QUE SE REGIRAN POR SUS REGLAMENTACIONES ESPECIFICAS.

ART. 2. A LOS EFECTOS DE ESTA REGLAMENTACION SE ESTABLECEN LAS

SIGUIENTES DEFINICIONES:

2.1 AGUAS POTABLES: AQUELLAS CUYOS CARACTERES CUMPLEN LO ESPECIFICADO EN EL ARTICULO 3. DE ESTA REGLAMENTACION.

2.2 AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO: SON AQUELLAS AGUAS POTABLES

UTILIZADAS PARA ESTE FIN, CUALQUIERA QUE SEA SU ORIGEN, BIEN EN SU ESTADO

NATURAL O DESPUES DE UN TRATAMIENTO ADECUADO, YA SEAN AGUAS DESTINADAS DIRECTAMENTE AL CONSUMO O AGUAS UTILIZADAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA

PARA FINES DE FABRICACION, TRATAMIENTO, CONSERVACION O COMERCIALIZACION

DE PRODUCTOS O SUBSTANCIAS DESTINADAS AL CONSUMO HUMANO Y QUE AFECTEN

A LA SALUBRIDAD DEL PRODUCTO ALIMENTICIO FINAL.

2.3 AGUA TRATADA: ES AQUELLA QUE, HABIENDO SIDO SOMETIDA A UN

TRATAMIENTO ADECUADO, REUNE LAS CARACTERISTICAS PROPIAS DE LAS AGUAS

POTABLES.

2.4 NIVELES GUIA: SON LOS VALORES DE LOS PARAMETROS REPRESENTATIVOS DE

LOS CARACTERES DE POTABILIDAD, CORRESPONDIENTES A UNA CALIDAD DESEABLE EN EL AGUA POTABLE.

2.5 CONCENTRACIONES MAXIMAS ADMISIBLES: SON LOS VALORES DE LOS

PARAMETROS REPRESENTATIVOS DE LOS CARACTERES DE POTABILIDAD,

CORRESPONDIENTES A LA MINIMA CALIDAD ADMISIBLE EN EL AGUA POTABLE. ESTOS VALORES NO DEBERAN SER REBASADOS NI EN CANTIDADES SIGNIFICATIVAS, NI DE

MODO SISTEMATICO.

2.6 SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO:

CONJUNTO DE ZONAS DE PROTECCION, OBRAS E INSTALACIONES QUE PERMITEN EN EL CASO MAS GENERAL LA CAPTACION EN LAS CONDICIONES PREVISTAS POR LA LEY

29/1985, DE 2 DE AGOSTO, DE AGUAS, Y SUS DISPOSICIONES REGLAMENTARIAS, DE

AGUA DESTINADA A LA PRODUCCION DE AGUA POTABLE; LA TRANSFORMACION DE LA

MISMA EN AGUA POTABLE; Y LA DISTRIBUCION DE ESTA HASTA LAS ACOMETIDAS DE LOS CONSUMIDORES Y USUARIOS, CON LA DOTACION Y CALIDAD PREVISTAS EN ESTA

REGLAMENTACION.

TITULO II

CARACTERES DE LAS AGUAS POTABLES

ART. 3. 3.1 LOS CARACTERES DE LAS AGUAS POTABLES CUMPLIRAN LAS SIGUIENTES PRESCRIPCIONES:

3.1.1 CARACTERES ORGANOLEPTICOS: LAS QUE FIGURAN EN EL ANEXO A.

3.1.2 CARACTERES FISICO-QUIMICOS: LAS QUE FIGURAN EN EL ANEXO B.

3.1.3 CARACTERES RELATIVOS A SUSTANCIAS NO DESEABLES: LAS QUE FIGURAN EN EL ANEXO C.

3.1.4 CARACTERES RELATIVOS A SUSTANCIAS TOXICAS: LAS QUE FIGURAN EN EL

ANEXO D.

3.1.5 CARACTERES MICROBIOLOGICOS: LAS QUE FIGURAN EN EL ANEXO E.

3.1.6 CARACTERES RELATIVOS A RADIACTIVIDAD: LAS QUE FIGURAN EN EL ANEXO

G.


- 177 -

3.2 LAS COMUNIDADES AUTONOMAS, EN EL AMBITO DE SUS COMPETENCIAS,

PODRAN AUTORIZAR EXCEPCIONES A LAS CONCENTRACIONES MAXIMAS ADMISIBLES

QUE FIGURAN EN LOS ANEXOS CITADOS EN EL APARTADO 3.1, EN LOS SIGUIENTES

SUPUESTOS:

A) CUANDO DEBAN SER TENIDAS EN CUENTA SITUACIONES RELATIVAS A LA

NATURALEZA Y A LA ESTRUCTURA DE LOS TERRENOS DEL AREA DE LA QUE DEPENDE EL

RECURSO HIDRICO CONSIDERADO, PRECISANDO LOS MOTIVOS DE LA EXCEPCION. EN

ESTE SUPUESTO LAS EXCEPCIONES NO PODRAN REFERIRSE, EN NINGUN CASO, A LOS CARACTERES TOXICOS Y MICROBIOLOGICOS, NI ENTRAÑAR UN RIESGO PARA LA

SALUD PUBLICA.

B) CUANDO DEBAN SER TENIDAS EN CUENTA SITUACIONES RELATIVAS A

DETERMINADAS CIRCUNSTANCIAS METEOROLOGICAS EXCEPCIONALES, PRECISANDO LOS MOTIVOS DE LA EXCEPCION. EN ESTE SUPUESTO LAS EXCEPCIONES NO PODRAN

REFERIRSE, EN NINGUN CASO, A LOS CARACTERES TOXICOS Y MICROBIOLOGICOS, NI

ENTRAÑAR UN RIESGO PARA LA SALUD PUBLICA.

C) EN EL CASO DE CIRCUNSTANCIAS ACCIDENTALES GRAVES, PRECISANDO LOS

MOTIVOS Y LA DURACION PROBABLE DE DICHAS EXCEPCIONES. EN ESTE SUPUESTO PODRA SER AUTORIZADA DURANTE UN PERIODO DE TIEMPO LIMITADO, Y HASTA

ALCANZAR UN VALOR MAXIMO POR ELLAS FIJADO, LA DISTRIBUCION DE AGUA, EN LA

MEDIDA EN QUE ELLO NO SUPONGA ALGUN RIESGO INACEPTABLE PARA LA SALUD

PUBLICA Y ALLI DONDE EL SUMINISTRO DE AGUA DESTINADA AL CONSUMO HUMANO NO PUEDA SER ASEGURADO DE NINGUNA OTRA FORMA.

D) POR RAZON DE CIRCUNSTANCIAS QUE OBLIGUEN A RECURRIR, PARA EL

SUMINISTRO DE AGUA POTABLE, A UN AGUA SUPERFICIAL QUE NO ALCANCE LAS

CONCENTRACIONES IMPERATIVAS DEL TIPO DE AGUA A3, CONFORME AL ANEXO II DE LA ORDEN DE OBRAS PUBLICAS Y URBANISMO DE 11 DE MAYO DE 1988 (<BOLETIN

OFICIAL DEL ESTADO> DE 24 DE MAYO) Y QUE, ADEMAS, NO HAGAN POSIBLE LA

PUESTA EN PRACTICA DE UN TRATAMIENTO ADECUADO PARA OBTENER, A PARTIR DE

TAL AGUA SUPERFICIAL UTILIZADA, UN AGUA POTABLE, DE ACUERDO CON EL APARTADO 3.1 DE ESTE ARTICULO, PRECISANDO LOS MOTIVOS Y LA DURACION

PROBABLE DE LA EXCEPCION. EN ESTE SUPUESTO PODRA SER AUTORIZADA, DURANTE

UN PERIODO DE TIEMPO LIMITADO, Y HASTA UN VALOR MAXIMO POR ELLAS FIJADO,

QUE PUEDAN SUPERARSE LAS CONCENTRACIONES MAXIMAS ADMISIBLES, EN LA

MEDIDA QUE ELLO NO SUPONGA ALGUN RIESGO INACEPTABLE PARA LA SALUD PUBLICA.

3.3 LA DETERMINACION ANALITICA DE LOS CARACTERES COMPRENDIDOS EN EL

APARTADO 3.1 DE ESTE ARTICULO SE EFECTUARA UTILIZANDO, DENTRO DE LO

POSIBLE, LOS METODOS DE REFERENCIA QUE SE MENCIONAN EN EL ANEXO H.

LOS LABORATORIOS QUE UTILICEN OTROS METODOS HABRAN DE ASEGURARSE

QUE ESTOS LLEVAN A RESULTADOS EQUIVALENTES O COMPARABLES CON LOS QUE SE

OBTENGAN CON LOS METODOS INDICADOS EN EL ANEXO H.

CUANDO LOS METODOS DE REFERENCIA CITADOS FIGUREN ENTRE LOS INCLUIDOS EN LA ORDEN DE 27 DE JULIO DE 1983, DEL MINISTERIO DE SANIDAD Y CONSUMO,

POR LA QUE SE ESTABLECEN METODOS OFICIALES DE ANALISIS MICROBIOLOGICOS DE

AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO (<BOLETIN OFICIAL DEL ESTADO> DE 13 DE

AGOSTO DE 1983), Y EN LA ORDEN DE 1 DE JULIO DE 1987, DEL MINISTERIO DE

RELACIONES CON LAS CORTES Y DE LA SECRETARIA DEL GOBIERNO, POR LA QUE SE APRUEBAN LOS METODOS OFICIALES DE ANALISIS FISICO-QUIMICOS PARA AGUAS

POTABLES DE CONSUMO PUBLICO (<BOLETIN OFICIAL DEL ESTADO> DE 9 DE JULIO DE

1987), SE SEGUIRA OBLIGATORIAMENTE LA SISTEMATICA ANALITICA ESTABLECIDA EN

DICHAS ORDENES.

TITULO III


- 178 -

CARACTERISTICAS DE LOS ABASTECIMIENTOS

ART. 4. EL AGUA POTABLE DE CONSUMO PUBLICO SE OBTENDRA, EN LO POSIBLE,

DEL ORIGEN MAS ADECUADO, CONSIDERANDO LA CALIDAD Y CANTIDAD DE LOS

RECURSOS HIDRICOS DISPONIBLES, ASI COMO LA GARANTIA DE LA UTILIZACION DE LOS MISMOS. EN TODO CASO, QUEDARA ASEGURADA LA ADECUADA PROTECCION

SANITARIA DE ACUIFEROS, CAUCES, CUENCAS Y ZONAS DE CAPTACION.

ART. 5. LAS AGUAS DESTINADAS AL ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE

CONSUMO PUBLICO DEBERAN SER TALES QUE, DESPUES DE SOMETIDAS A LOS TRATAMIENTOS APROPIADOS, ALCANCEN LAS CARACTERISTICAS EXIGIBLES A LAS

POTABLES, DE ACUERDO CON LA PRESENTE REGLAMENTACION. A ESTOS EFECTOS SE

PROCURARA CAPTAR AGUAS DE LA MEJOR CALIDAD POSIBLE PARA REDUCIR AL MINIMO

LOS TRATAMIENTOS NECESARIOS.

ART. 6. TODO ASENTAMIENTO HUMANO DEBERA SER SUMINISTRADO, MEDIANTE EL

CORRESPONDIENTE SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO

PUBLICO, CON UNA DOTACION DE AGUA POTABLE SUFICIENTE PARA EL DESARROLLO

DE SU ACTIVIDAD. ESTA DOTACION, EN CONDICIONES DE NORMALIDAD, NO DEBERA

SER INFERIOR A 100 LITROS POR HABITANTE Y DIA.

ART. 7. LOS PROYECTOS DE CONSTRUCCION O DE MODIFICACION DEL SISTEMAS

DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO DEBERAN

SOMETERSE A INFORME PRECEPTIVO DE LA ADMINISTRACION SANITARIA

COMPETENTE. ESTE INFORME TENDRA CARACTER VINCULANTE EN LOS SUPUESTOS EN LOS QUE SE HAGA CONSTAR DEFECTOS O DEFICIENCIAS QUE IMPLIQUEN ALGUN

RIESGO PARA LA SALUD PUBLICA.

LA PUESTA EN FUNCIONAMIENTO DE CUALQUIER SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE

AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO, DE NUEVA CONSTRUCCION, O QUE HAYA PERMANECIDO TOTAL O PARCIALMENTE FUERA DE SERVICIO POR RAZONES DE

MODIFICACION O REPARACION DEL MISMO, REQUERIRA EL INFORME PRECEPTIVO DE

LA ADMINISTRACION SANITARIA COMPETENTE, EL CUAL SERA VINCULANTE EN LOS

SUPUESTOS EN LOS QUE SE HAGAN CONSTAR DEFECTOS O DEFICIENCIAS QUE IMPLIQUEN ALGUN RIESGO PARA LA SALUD PUBLICA.

LA ADMINISTRACION SANITARIA COMPETENTE, EN EL EJERCICIO DE SUS

FUNCIONES, TENDRA ACCESO A TODA CLASE DE DOCUMENTACION, RELACIONADA CON

LOS ASPECTOS HIGIENICO-SANITARIOS INHERENTES AL SISTEMA, QUE OBRE EN SU

PODER, DE LOS ORGANISMOS Y EMPRESAS PROVEEDORAS Y/O DISTRIBUIDORAS. LOS RESULTADOS DE LA INSPECCION Y VIGILANCIA SANITARIAS EJERCIDOS SOBRE

CUALQUIER SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO

PUBLICO EN EXPLOTACION SERAN REFLEJADOS EN LOS CORRESPONDIENTES

INFORMES EMITIDOS POR LA ADMINISTRACION SANITARIA COMPETENTE.

ART. 8. TODOS LOS ELEMENTOS INTEGRANTES DE UN SISTEMA DE

ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO ESTARAN

CONSTRUIDOS Y, EN SU CASO, IMPERMEABILIZADOS O PROTEGIDOS CON MATERIALES

QUE NO INTRODUZCAN EN EL AGUA DEL SISTEMA SUSTANCIAS, MICROORGANISMOS O FORMAS DE ENERGIA QUE DEGRADEN LAS CONDICIONES DE POTABILIDAD.

ART. 9. EN TODO SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE

CONSUMO PUBLICO DEBERAN EXISTIR, CON LA DISTRIBUCION TECNICAMENTE

ACONSEJABLE, PUNTOS DE TOMA ADECUADOS PARA QUE PUEDAN EFECTUARSE LAS

OPORTUNAS TOMAS DE MUESTRAS AL OBJETO DE CONTROLAR LAS CONDICIONES DE LAS AGUAS EN LOS DISTINTOS TRAMOS DEL SISTEMA.

ART. 10. EN TODO SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE

CONSUMO PUBLICO SE DISPONDRA PERMANENTEMENTE Y EN PERFECTO ESTADO DE

FUNCIONAMIENTO DE LAS INSTALACIONES DE TRATAMIENTO NECESARIAS PARA QUE


- 179 -

EL AGUA DESTINADA AL CONSUMO PUBLICO PUEDA SER TRANSFORMADA EN AGUA

POTABLE, PREVIAMENTE A LA ENTRADA DE LA MISMA EN LA RED DE DISTRIBUCION. EN

TODO CASO, EL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DEBERA ESTAR DOTADO DE LAS

INSTALACIONES NECESARIAS PARA QUE TODO EL AGUA DESTINADA AL CONSUMO PUBLICO HAYA SIDO SOMETIDA AL TRATAMIENTO DE DESINFECCION.

TITULO IV

TRATAMIENTO Y PROHIBICIONES

ART. 11. PARA QUE LAS AGUAS CAPTADAS CON DESTINO AL ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DE CONSUMO PUBLICO ALCANCEN LAS CARACTERISTICAS DE

POTABILIDAD INDICADAS ANTERIORMENTE DEBERAN, EN LA MEDIDA DE LO

PERMITIDO, SER SOMETIDAS A DISTINTOS PROCESOS DE TRATAMIENTO, EN

CONCORDANCIA, EN SU CASO, CON LO PREVISTO EN LA ORDEN DEL MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS Y URBANISMO DE 11 DE MAYO DE 1988, QUE PERMITAN PRODUCIR

UN AGUA QUE SE AJUSTE, DE MODO CONSTANTE, A LAS EXIGENCIAS ANTERIORMENTE

ESTABLECIDAS. EN TODO CASO, LAS AGUAS DESTINADAS AL CONSUMO PUBLICO

SERAN SOMETIDAS, PREVIAMENTE A SU DISTRIBUCION, AL TRATAMIENTO DE

DESINFECCION.

ART. 12. LA UTILIZACION DE SUSTANCIAS O PRODUCTOS EN LOS DISTINTOS

PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUA DESTINADA AL CONSUMO PUBLICO SE

AJUSTARA A LO PREVISTO EN LA LISTA POSITIVA DE ADITIVOS Y COADYUVANTES

TECNOLOGICOS AUTORIZADOS PARA TRATAMIENTO DE LAS AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO, APROBADA POR RESOLUCION DE 23 DE ABRIL DE 1984 DE LA

SUBSECRETARIA DEL MINISTERIO DE SANIDAD Y CONSUMO (<BOLETIN OFICIAL DEL

ESTADO> DE 9 DE MAYO).

ART. 13. LAS SUSTANCIAS O PRODUCTOS, A QUE SE REFIERE EL ARTICULO ANTERIOR, DEBERAN REUNIR LAS CONDICIONES DE PUREZA EXIGIDAS LEGALMENTE

PARA LAS SUSTANCIAS O PRODUCTOS AUTORIZADOS.

ART. 14. QUEDA PROHIBIDA LA DISTRIBUCION Y CONSUMO A TRAVES DE UN

SISTEMA DE ABASTECIMIENTOS DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO DE AGUAS NO POTABLES.

TITULO V

SUMINISTRO Y DISTRIBUCION DE LAS AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO

ART. 15. LAS LICENCIAS PARA IMPLANTACION DE ACTIVIDADES DEBERAN

GARANTIZAR LAS DOTACIONES DE AGUA POTABLE NECESARIAS PARA EL DESARROLLO DE LAS MISMAS, CONFORME A LO PREVISTO EN LA PRESENTE REGLAMENTACION.

ART. 16. EN TODA FUENTE PUBLICA NO CONECTADA HIDRAULICAMENTE A UN

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DE CONSUMO PUBLICO FIGURARA EL

ROTULO <AGUA POTABLE> O <AGUA NO POTABLE>, SEGUN LA CALIFICACION DEL AGUA QUE SUMINISTRE, ACOMPAÑADO DEL GRAFISMO CORRESPONDIENTE, QUE SERA

PARA EL PRIMER CASO UN GRIFO BLANCO SOBRE FONDO AZUL, Y PARA EL SEGUNDO,

EL MISMO GRAFISMO CRUZADO POR UN ASPA DE COLOR ROJO.

ART. 17. TODAS LAS INSTALACIONES DOMICILIARIAS DE AGUAS POTABLES DEBEN ESTAR PROTEGIDAS CONTRA RETORNOS DE AGUA O CUALQUIER OTRA CAUSA DE

CONTAMINACION.

ART. 18. LA ESTANQUEIDAD DE LAS CONDUCCIONES Y DEPOSITOS DEBE SER TAL

QUE LAS CONDICIONES DE LAS AGUAS EN LOS PUNTOS DE CONSUMO SEAN SIMILARES

A LAS EXISTENTES EN EL ORIGEN DE LAS MISMAS Y, EN TODO CASO, CONSERVEN LOS CARACTERES DE POTABILIDAD INICIALES.


- 180 -

ART. 19. EN LO POSIBLE SE PROCURARA QUE LA RED DE DISTRIBUCION SEA

MALLABLE, DEBIENDO LIMITARSE LAS RAMIFICACIONES, CONDUCCIONES CON BAJO

CONSUMO, FONDOS DE SACO, CAMBIOS DE DIRECCION FUERTES, VALVULAS Y OTROS

PUNTOS SINGULARES QUE EN LA PRACTICA SON PUNTOS CONFLICTIVOS DE POSIBLE DETERIORO DE LA CALIDAD DEL AGUA POR LA ACCION DE LA RED, A LOS

IMPRESCINDIBLES PARA LA CONDUCCION DEL AGUA AL CONSUMIDOR.

ART. 20. LAS AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO DEBERAN CONTENER A LO

LARGO DE TODA LA RED DE DISTRIBUCION DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO Y, EN TODO MOMENTO, CLORO RESIDUAL LIBRE O COMBINADO, U OTROS AGENTES

DESINFECTANTES, EN LAS CONCENTRACIONES QUE DETERMINE LA ADMINISTRACION

SANITARIA COMPETENTE.

ART. 21. EL TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE ESTAS AGUAS POTABLES MEDIANTE CONTENEDORES, CUBAS, CISTERNAS MOVILES, ASI COMO EL SUMINISTRO DE

AQUELLAS EN LOS MEDIOS DE TRANSPORTE PUBLICO, DEBERA REALIZARSE DE TAL

MODO QUE SE CUMPLAN, PARA LAS AGUAS ASI DISTRIBUIDAS, LOS REQUISITOS

EXIGIDOS EN EL ARTICULO 18 DE ESTA REGLAMENTACION, ADEMAS DE CONTENER, EN

TODO MOMENTO, CLORO RESIDUAL LIBRE O COMBINADO, U OTROS AGENTES DESINFECTANTES, EN LAS CONCENTRACIONES QUE DETERMINE LA ADMINISTRACION

SANITARIA COMPETENTE.

LA AUTORIZACION ADMINISTRATIVA DE ESTE TIPO DE SUMINISTRO DEBERA

CONTAR CON EL PREVIO INFORME, PRECEPTIVO Y VINCULANTE, DE LA ADMINISTRACION SANITARIA COMPETENTE.

LOS CONTENEDORES, CUBAS O CISTERNAS MOVILES UTILIZADOS PARA EL

TRANSPORTE DESDE EL PUNTO DE ORIGEN HASTA LOS DEPOSITOS DEL CONSUMIDOR,

DEBERAN REUNIR LAS CONDICIONES DE AISLAMIENTO, PROTECCION E INOCUIDAD ADECUADOS PARA NO ALTERAR LA CALIDAD SANITARIA DEL AGUA. SE EMPLEARAN

EXCLUSIVAMENTE PARA ESTE FIN Y DEBERAN SER IDENTIFICADOS, EN EL EXTERIOR Y

EN SU TOTALIDAD, MEDIANTE COLOR AZUL CLARO Y LUCIRAN EL GRAFISMO

INDICADOR DE AGUA POTABLE, DESCRITO EN EL ARTICULO16 DE ESTA REGLAMENTACION.

ART. 22. REQUISITOS HIGIENICO-SANITARIOS DE LAS INSTALACIONES Y

PERSONAL.

22.1 DE LAS INSTALACIONES.

22.1.1 TODO SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO, Y, EN PARTICULAR, LA ZONA LIMITADA POR EL PERIMETRO DE PROTECCION

DE LA CAPTACION, SE MANTENDRA CON LAS MEDIDAS ADECUADAS PARA EVITAR

POSIBLES CONTAMINACIONES DEL AGUA DEL SISTEMA.

22.1.2 LAS INSTALACIONES DESTINADAS AL TRATAMIENTO, MANIPULACION Y CONTROL DEL AGUA DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE

CONSUMO PUBLICO CONTARAN CON LOCALES, SERVICIOS, DEFENSAS Y UTENSILIOS

ADECUADOS EN SU CONSTRUCCION Y EMPLAZAMIENTO PARA EVITAR LA

CONTAMINACION DEL AGUA DEL SISTEMA POR CAUSA DE PROXIMIDAD O CONTACTO CON CUALQUIER CLASE DE RESIDUOS O AGUAS RESIDUALES, HUMO, SUCIEDAD Y

MATERIAS EXTRAÑAS, O POR LA PRESENCIA DE INSECTOS, ROEDORES Y OTROS

ANIMALES.

22.1.3 LOS LOCALES QUE ALBERGUEN OBRAS E INSTALACIONES INTEGRANTES DE

UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DE CONSUMO PUBLICO REUNIRAN LAS SIGUIENTES CONDICIONES:

DEBERAN SER IDONEOS PARA EL USO A QUE SE DESTINEN, CON EMPLAZAMIENTOS

Y ORIENTACIONES ADECUADOS Y CON ACCESOS FACILES Y AMPLIOS. ESTARAN


- 181 -

SITUADOS A SUFICIENTE DISTANCIA DE CUALQUIER CAUSA DE SUCIEDAD,

CONTAMINACION O INSALUBRIDAD Y AISLADOS DE CUALESQUIERA OTROS LOCALES

AJENOS A SU COMETIDO ESPECIFICO.

EN SU CONSTRUCCION O REPARACION SE EMPLEARAN MATERIALES IDONEOS Y QUE EN NINGUN CASO SEAN SUSCEPTIBLES DE ORIGINAR INTOXICACIONES O

CONTAMINACIONES. LOS PAVIMENTOS SERAN IMPERMEABLES, RESISTENTES,

LAVABLES E IGNIFUGOS Y ESTARAN DOTADOS DE LOS SISTEMAS DE DESAGUE

PRECISOS. LOS DESAGUES TENDRAN CIERRE HIDRAULICO Y ESTARAN PROTEGIDOS CON REJILLAS O PLACAS METALICAS PERFORADAS.

LAS PAREDES, TECHOS, SUELOS Y SUS UNIONES SE CONSTRUIRAN CON

MATERIALES Y FORMAS QUE PERMITAN SU CONSERVACION EN ADECUADAS

CONDICIONES DE LIMPIEZA.

LA VENTILACION E ILUMINACION, NATURALES O ARTIFICIALES, SERAN APROPIADAS

A LA CAPACIDAD Y VOLUMEN DEL LOCAL Y A LA FINALIDAD A QUE SE DESTINE.

DISPONDRAN, EN SU CASO, DE AGUA POTABLE EN CANTIDAD SUFICIENTE PARA LA

ATENCION DE LOS SERVICIOS QUE PRESTEN. EL AGUA QUE SE UTILICE EN

GENERADORES DE VAPOR, BOCAS DE INCENDIO Y SERVICIOS AUXILIARES PODRA SER DISTINTA DE LA DESTINADA AL CONSUMO PUBLICO, PERO EN TAL CASO LA RED PARA

EL SUMINISTRO DE ESTE AGUA DEBERA SER TOTALMENTE INDEPENDIENTE DE LA RED

DE SUMINISTRO DE AGUA POTABLE, DEBIENDO ESTAR AMBAS REDES

CONVENIENTEMENTE SEÑALIZADAS EN TODO EL RECORRIDO.

ESTARAN DOTADOS DE LOS SERVICIOS HIGIENICOS ADECUADOS, MANTENIDOS EN

EL ESTADO DE PULCRITUD Y LIMPIEZA NECESARIOS PARA EVITAR LA CONTAMINACION

DEL AGUA DEL SISTEMA.

22.1.4 LAS INSTALACIONES INTEGRANTES DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO DEBERAN CONTAR CON LOS DISPOSITIVOS

ADECUADOS PARA EFECTUAR LA LIMPIEZA Y DESINFECCION SISTEMATICA DE LAS

MISMAS.

22.1.5 LAS INSTALACIONES INTEGRANTES DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO DEBERAN CUMPLIR, ADEMAS, CUALESQUIERA

OTRAS CONDICIONES HIGIENICO-SANITARIAS ESTABLECIDAS EN SUS RESPECTIVAS

ESFERAS DE COMPETENCIA POR LOS ORGANISMOS DE LA ADMINISTRACION PUBLICA.

22.2 DEL PERSONAL. EL PERSONAL QUE TRABAJE EN TAREAS DE CAPTACION,

TRATAMIENTO, CONDUCCION Y CONTROL DE LAS AGUAS OBJETO DE ESTA REGLAMENTACION DEBERA CUMPLIR LO DISPUESTO EN EL REAL DECRETO 2505/1983,

DE 4 DE AGOSTO, POR EL QUE SE APRUEBA EL REGLAMENTO DE MANIPULADORES DE

ALIMENTOS.

TITULO VI

VIGILANCIA DE LAS AGUAS

ART. 23. PARA EL CONTROL ANALITICO DE LA POTABILIDAD DE LAS AGUAS

DISTRIBUIDAS SE ESTABLECEN CINCO MODELOS DE ANALISIS-TIPO.

I. ANALISIS MINIMO.

II. ANALISIS NORMAL.

III.

ANALISIS COMPLETO.

IV. ANALISIS OCASIONAL.


- 182 -

V. ANALISIS INICIAL.

23.1 EL ANALISIS MINIMO INCLUYE LAS SIGUIENTES DETERMINACIONES:

CARACTERES ORGANOLEPTICOS:

OLOR (VALORACION CUALITATIVA).

SABOR (VALORACION CUALITATIVA).

CARACTERES FISICO-QUIMICOS:

CONDUCTIVIDAD.

CARACTERES RELATIVOS A SUSTANCIAS NO DESEABLES:

NITRITOS.

AMONIACO.

CARACTERES MICROBIOLOGICOS:

COLIFORMES TOTALES.

COLIFORMES FECALES.

AGENTE DESINFECTANTE:

CLORO RESIDUAL (U OTRO AGENTE DESINFECTANTE AUTORIZADO).

23.2 EL ANALISIS NORMAL INCLUYE LAS SIGUIENTES DETERMINACIONES:

CARACTERES ORGANOLEPTICOS:

OLOR.

SABOR.

TURBIDEZ.

CARACTERES FISICO-QUIMICOS:

TEMPERATURA.

PH.

CONDUCTIVIDAD.

CARACTERES RELATIVOS A SUSTANCIAS NO DESEABLES:

NITRATROS.

NITRITOS.

AMONIACO.

OXIDABILIDAD.

CARACTERES MICROBIOLOGICOS:

COLIFORMES TOTALES.

COLIFORMES FECALES.

BACTERIAS AEROBIAS A 37 C Y A 22 C.


- 183 -

AGENTES DESINFECTANTES:

CLORO RESIDUAL (U OTRO AGENTE DESINFECTANTE AUTORIZADO).

23.3 EL ANALISIS COMPLETO CONSISTIRA EN LA DETERMINACION DE LOS

PARAMETROS CORRESPONDIENTES AL ANALISIS NORMAL, MAS LA DE AQUELLOS OTROS PARAMETROS QUE FIGURAN EN EL APARTADO 3.1 DEL ARTICULO 3. DE ESTA

REGLAMENTACION, Y PARA LOS CUALES ESTAN FIJADAS CONCENTRACIONES MAXIMAS

ADMISIBLES, JUNTO CON LA DETERMINACION DE LOS PARAMETROS QUE PERMITAN LA

VALORACION DEL BALANCE IONICO DE LOS COMPONENTES.

23.4 EL ANALISIS OCASIONAL CONSISTIRA EN LA DETERMINACION DE CUANTOS

PARAMETROS, COMPRENDIDOS O NO EN EL APARTADO 3.1 DEL ARTICULO 3.

DE ESTA REGLAMENTACION, SEAN FIJADOS POR LA ADMINISTRACION SANITARIA

COMPETENTE, EN ORDEN A GARANTIZAR LA POTABILIDAD DEL AGUA SUMINISTRADA POR UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS DE CONSUMO PUBLICO, EN

SITUACIONES PARTICULARES O ACCIDENTALES QUE REQUIERAN UNA ESPECIAL

VIGILANCIA SANITARIA DEL AGUA DEL SISTEMA.

23.5 EL ANALISIS INICIAL CONSISTIRA EN LA DETERMINACION, PREVIA A LA

EXPLOTACION DE UN RECURSO HIDRICO POTENCIALMENTE UTILIZABLE PARA ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DE CONSUMO PUBLICO, DE LOS PARAMETROS

QUE INTEGRAN EL CITADO ANALISIS NORMAL, ADEMAS DE AQUELLOS OTROS

PARAMETROS COMPRENDIDOS EN EL APARTADO 3.1 DEL ARTICULO 3. DE ESTA

REGLAMENTACION, QUE LA ADMINISTRACION SANITARIA COMPETENTE ESTIME EN CADA CASO. EL NUMERO MINIMO DE TOMA DE MUESTRAS Y LOS INTERVALOS ENTRE

ELLAS SERAN LOS ADECUADOS PARA LA REPRESENTATIVIDAD DEL RECURSO A

EXPLOTAR.

23.6 LA PERIODICIDAD Y EL NUMERO MINIMO DE TOMA DE MUESTRAS EN CADA SISTEMA DE ABASTECIMIENTO SERA:

23.6.1 A LA SALIDA DE CADA PLANTA DE TRATAMIENTO Y/O ANTES DE LA ENTRADA

EN LA RED DE DISTRIBUCION:

A) PARA EL ANALISIS MINIMO:

(CUADRO OMITIDO)

B) PARA EL ANALISIS NORMAL:

(CUADRO OMITIDO)

23.6.2 EN LA RED DE DISTRIBUCION:

A) PARA EL ANALISIS MINIMO:

(CUADRO OMITIDO)

B) PARA EL ANALISIS NORMAL:

(CUADRO OMITIDO)

23.6.3 PARA EL ANALISIS COMPLETO:

(CUADO OMITIDO)

() EN LOS SUPUESTOS DE QUE LOS RESPECTIVOS SISTEMAS NO SE UTILICEN PARA

EL ABASTECIMIENTO DE INDUSTRIAS ALIMENTARIAS, LAS CIFRAS A UTILIZAR SERAN

LAS QUE FIGUREN ENTRE PARENTESIS.


- 184 -

23.6.4 PARA EL ANALISIS OCASIONAL: LOS QUE DETERMINE EN CADA CASO LA

ADMINISTRACION SANITARIA COMPETENTE.

23.6.5 EN TODO CASO LOS PUNTOS DE TOMA DE MUESTRAS O ESTACIONES DE

MUESTREO SE FIJARAN ATENDIENDO A LA MAXIMA REPRESENTATIVIDAD DE LAS MUESTRAS. EN PARTICULAR, EN LA RED DE DISTRIBUCION SE TENDRAN EN CUENTA

PARA SU LOCALIZACION LAS VARIACIONES DE CAUDAL, LOS TRAMOS CON MAYOR

RIESGO DE CONTAMINACION Y LOS DE BAJO CONSUMO.

ART. 24. EL NUMERO MINIMO DE ANALISIS A REALIZAR EN TODO SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO SERA:

24.1 COINCIDENTE CON EL NUMERO DE MUESTRAS RECOGIDAS CONFORME A LO

ESTABLECIDO EN EL APARTADO 23.6 DEL ARTICULO 23, PARA LOS ANALISIS-TIPO

MINIMO, NORMAL, COMPLETO Y OCASIONAL.

24.2 POR CADA PROYECTO DE NUEVO SISTEMA DE ABASTECIMIENTO O POR CADA

SUPUESTO DE INCORPORACION DE UN NUEVO RECURSO HIDRICO A UN SISTEMA DE

EXPLOTACION Y PARA EL ANALISIS-TIPO INICIAL, UNO POR CADA MUESTRA A QUE SE

REFIERE EL APARTADO 23.5 DEL ARTICULO 23.

24.3 UNO AL DIA; PARA LA DETERMINACION DE CLORO RESIDUAL, U OTRO AGENTE DESINFECTANTE AUTORIZADO, TANTO A LA SALIDA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO Y

ANTES DE LA ENTRADA EN LA RED DE DISTRIBUCION, Y ELLO CON INDEPENDENCIA DE

LAS DETERMINACIONES QUE DEL MISMO CORRESPONDA EFECTUAR EN VIRTUD DE LO

ESTABLECIDO EN EL APARTADO 24.1 DE ESTE ARTICULO.

24.4 CUANDO LOS VALORES DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS DE LOS ANALISIS-

TIPO MINIMO, NORMAL Y COMPLETO, A QUE SE REFIERE EL APARTADO 24.1 DE ESTE

ARTICULO, SEAN, DURANTE LOS DOS AÑOS ANTERIORES, CONSTANTES Y

SIGNIFICATIVAMENTE MEJORES QUE LOS LIMITES PREVISTOS EN LOS ANEJOS A, B, C, D, E, F Y G Y SIEMPRE QUE NO SE HAYA DETECTADO NINGUN FACTOR QUE PUEDA

EMPEORAR LA CALIDAD DEL AGUA, EL NUMERO MINIMO DE DICHOS ANALISIS-TIPO

PODRA SER REDUCIDO:

A LA MITAD, PARA LAS AGUAS SUPERFICIALES. ESTA REDUCCION NO AFECTA A LOS PARAMETROS MICROBIOLOGICOS.

A LA CUARTA PARTE, PARA LAS AGUAS SUBTERRANEAS.

24.5 LA VALORACION DE LA POTABILIDAD DEL AGUA DE UNA FUENTE PUBLICA NO

CONECTADA HIDRAULICAMENTE A UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

POTABLE DE CONSUMO PUBLICO SE REALIZARA MEDIANTE LA DETERMINACION DE LOS CARACTERES CORRESPONDIENTES A UN ANALISIS-TIPO MINIMO. EL NUMERO DE

ESTOS ANALISIS, EFECTUADOS SOBRE MUESTRAS REPRESENTATIVAS DEL RECURSO

HIDRICO, SERA, COMO MINIMO, DE 4 AL AÑO, CON UN INTERVALO RECOMENDADO

ENTRE TOMAS DE MUESTRAS SUCESIVAS DE TRES MESES.

24.6 CON INDEPENDENCIA DE LO EXIGIDO CON CARACTER GENERAL EN LOS

APARTADOS 24.1, 24.3 Y 24.4 DE ESTE ARTICULO, LOS AYUNTAMIENTOS Y, EN SU

CASO, LAS EMPRESAS PROVEEDORAS Y/O DISTRIBUIDORAS DE AGUAS POTABLES DE

CONSUMO PUBLICO DEBERAN REALIZAR ADEMAS CUANTOS ANALISIS-TIPO MINIMO, NORMALES Y COMPLETOS, RESULTEN NECESARIOS, EN FUNCION DE LAS

CARACTERISTICAS DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO, PARA GARANTIZAR LA

POTABILIDAD DEL AGUA DISTRIBUIDA.

ART. 25. CORRESPONDE A LAS EMPRESAS PROVEEDORAS Y/O DISTRIBUIDORAS DE

AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO LA EJECUCION MATERIAL DE LOS ANALISIS Y CONTROLES DE LAS AGUAS A QUE SE REFIEREN LOS DOS ARTICULOS ANTERIORES,

ASI COMO LA ADOPCION DE LAS MEDIDAS OPORTUNAS PARA QUE LOS RESULTADOS


- 185 -

DE LAS MISMAS SEAN DE PUBLICO CONOCIMIENTO. LA ADMINISTRACION SANITARIA

COMPETENTE VIGILARA Y CONTROLARA LAS ACTUACIONES DE LAS EMPRESAS

PROVEEDORAS.

TODO ABASTECIMIENTO DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO DEBERA DISPONER DE UN SERVICIO, PROPIO O CONTRATADO, DE CONTROL DE LA

POTABILIDAD DEL AGUA.

ART. 26. SI POR CUALQUIER CAUSA LAS AGUAS SUMINISTRADAS PERDIERAN LA

CONDICION DE POTABLES, LAS EMPRESAS PROVEEDORAS Y/O DISTRIBUIDORAS LO PONDRAN EN CONOCIMIENTO DE LAS AUTORIDADES MUNICIPALES Y SANITARIAS

COMPETENTES, QUIENES ORDENARAN LAS ACTUACIONES QUE PROCEDAN.

EN EL SUPUESTO DE QUE LA PERDIDA DE LA CONDICION DE POTABILIDAD

IMPLIQUE UN RIESGO INMINENTE PARA LA SALUD DE LA POBLACION ABASTECIDA, LAS EMPRESAS PROVEEDORAS Y/O DISTRIBUIDORAS QUEDAN FACULTADAS PARA LA

SUSPENSION TOTAL O PARCIAL DEL SUMINISTRO, SIN PERJUICIO DE LA INMEDIATA

COMUNICACION DE DICHA SUSPENSION A LAS AUTORIDADES MUNICIPALES Y

SANITARIAS COMPETENTES, QUIENES ORDENARAN LA ADOPCION DE LAS MEDIDAS

OPORTUNAS.

LAS EMPRESAS PROVEEDORAS Y/O DISTRIBUIDORAS ESTARAN OBLIGADAS, EN

CASO DE ANOMALIA SANITARIA DE LAS AGUAS, A DIFUNDIR ENTRE LOS

CONSUMIDORES LOS AVISOS QUE LA ADMINISTRACION SANITARIA ORDENE SOBRE

LAS MEDIDAS PRECAUTORIAS QUE ESTOS DEBEN ADOPTAR PARA EVITAR O PALIAR LOS PERJUICIOS QUE PUDIERAN DERIVARSE DEL USO DE AQUELLAS AGUAS.

ART. 27. SI DE LAS INVESTIGACIONES EFECTUADAS EN RELACION CON LA PERDIDA

DE POTABILIDAD DEL AGUA SUMINISTRADA SE DEDUJESE LA EXISTENCIA DE

INFRACCIONES SANITARIAS, POR ACCION, OMISION O NEGLIGENCIA, IMPUTABLES A LA EMPRESA PROVEEDORA Y/O DISTRIBUIDORA, LA ADMINISTRACION SANITARIA

COMPETENTE IMPONDRA A AQUELLA LAS SANCIONES CORRESPONDIENTES, SIN

PERJUICIO DE LAS RESPONSABILIDADES CIVILES, PENALES O DE OTRO ORDEN QUE

PUEDAN CONCURRIR.

ART. 28. TODAS LAS EMPRESAS PROVEEDORAS Y/O DISTRIBUIDORAS DE AGUAS

POTABLES DE CONSUMO PUBLICO ESTAN OBLIGADAS A LLEVAR LOS SIGUIENTES

REGISTROS:

28.1 REGISTRO DE ANALISIS. EN ESTE REGISTRO DEBERAN FIGURAR, POR AÑOS:

A) LUGAR, FECHA Y HORA DE LAS TOMAS DE LAS MUESTRAS.

B) IDENTIFICACION DE LOS PUNTOS, TRAMOS O ZONAS DEL SISTEMA DE

ABASTECIMIENTO EN QUE LAS MUESTRAS HAN SIDO RECOGIDAS.

C) FECHAS DE LOS ANALISIS.

D) LABORATORIOS QUE REALIZAN LOS ANALISIS.

E) METODOS ANALITICOS UTILIZADOS.

F) RESULTADOS DE LOS ANALISIS.

ESTE REGISTRO DEBERA CONSERVARSE DURANTE UN PERIODO DE CINCO AÑOS, A

DISPOSICION DE LA ADMINISTRACION SANITARIA COMPETENTE.

28.2 REGISTRO DE INCIDENCIAS EN EL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO. EN ESTE

REGISTRO DEBERAN FIGURAR, POR AÑOS, CUANTAS INCIDENCIAS SE HAYAN

PRODUCIDO EN EL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO, ASI COMO LAS MEDIDAS


- 186 -

ADOPTADAS EN RELACION CON LAS MISMAS, BIEN POR PROPIA INICIATIVA O A

REQUERIMIENTO DE LAS AUTORIDADES MUNICIPALES Y/O SANITARIAS COMPETENTES.

ESTE REGISTRO DEBERA CONSERVARSE DURANTE UN PERIODO DE TRES AÑOS, A

DISPOSICION DE LA ADMINISTRACION SANITARIA COMPETENTE.

ART. 29. LA RESPONSABILIDAD DE LAS EMPRESAS PROVEEDORAS Y/O

DISTRIBUIDORAS DE AGUAS POTABLES DE CONSUMO PUBLICO ALCANZA AL

CUMPLIMIENTO DE LO DISPUESTO EN LA PRESENTE REGLAMENTACION EN EL CICLO

COMPLETO DE CAPTACION, TRATAMIENTO Y DISTRIBUCION DE ESTAS AGUAS, HASTA LA ACOMETIDA DEL CONSUMIDOR O USUARIO.

ART. 30. PARA CONSEGUIR EL MAXIMO CONTROL Y COORDINACION, EL MINISTERIO

DE OBRAS PUBLICAS Y URBANISMO, SIN PERJUICIO DE LAS COMPETENCIAS DE LAS

COMUNIDADES AUTONOMAS, COMUNICARA AL MINISTERIO DE SANIDAD Y CONSUMO LAS CONCESIONES DE APROVECHAMIENTO DE AGUAS PUBLICAS QUE AUTORICE CON

DESTINO AL ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE, EN LOS CASOS EN QUE LA CALIDAD

DEL AGUA OBJETO DE CONCESION ESTE AFECTADA POR LOS SUPUESTOS

CONTEMPLADOS EN LOS PUNTOS A) Y D) DEL APARTADO 3.2 DEL ARTICULO 3. DE ESTA

REGLAMENTACION.

ART. 31.

CORRESPONDE AL MINISTRO DE SANIDAD Y CONSUMO, PREVIOS LOS INFORMES,

EN SU CASO, DE LOS RESTANTES DEPARTAMENTOS MINISTERIALES COMPETENTES,

DETERMINAR LOS NIVELES, CONDICIONES Y REQUISITOS SANITARIOS QUE DEBEN EXIGIRSE A EFECTOS DE LO ESTABLECIDO EN LA PRESENTE REGLAMENTACION

REAL DECRETO 1327/1995, DE 28 DE JULIO, SOBRE LAS INSTALACIONES DE

DESALACION DE AGUA MARINA O SALOBRE.

La escasez de los recursos hídricos, unida al importante incremento de su demanda

que viene produciéndose en los últimos años, ha impulsado la aplicación de las

tecnologías de desalación de agua de mar y agua salobre para el abastecimiento urbano y en menor medida para riego, tecnologías que el Ministerio de Obras Públicas,

Transportes y Medio Ambiente utiliza desde hace más de veinticinco años.

El agravamiento de las situaciones de escasez de recursos hace prever que estas

actividades de desalación experimentarán un desarrollo notable en el futuro, por lo que

procede contemplar la regulación de este tipo singular de incorporación de recursos al ciclo hidrológico, para que dicha incorporación se produzca en consonancia con la

planificación hidrológica y de acuerdo con los principios recogidos en la Ley 29/1985, de

2 de agosto, de Aguas.

De otro lado, los procesos de desalación pueden ser consumidores de energía, en particular eléctrica, y productores de esta última, por lo que no deben resultar ajenos a

la política energética, en general, y a la de producción y suministro de energía eléctrica,

en concreto.

Por todo ello, en el presente Real Decreto se procede a regular las actividades de desalación de aguas marinas y salobres, así como el aprovechamiento del agua

resultante, definiendo las prescripciones que deberán satisfacerse, teniendo en cuenta la

subordinación de este recurso al interés general junto con una adecuada protección del

medio ambiente.


- 187 -

En su virtud, a propuesta de los Ministros de Obras Públicas, Transportes y Medio

Ambiente y de Industria y Energía, de acuerdo con el Consejo de Estado y previa

deliberación del Consejo de Ministros, en su reunión del día 28 de julio de 1995,

Artículo 1. Objeto.

El presente Real Decreto tiene por objeto la regulación de las actividades de

desalación de aguas marinas o salobres, así como el uso y aprovechamiento posterior del

agua, en orden a conseguir una racional y eficaz administración de este recurso, de

acuerdo con los principios recogidos en la Ley 29/1985, de 2 de agosto, de Aguas.

Artículo 2. Ámbito de aplicación.

Quedan sujetas a las normas de esta disposición todas las instalaciones públicas o

privadas cuya finalidad sea la desalación de agua marina o salobre, cualquiera que sea el

procedimiento que se utilice al efecto; quedan igualmente sujetos los recursos de agua así obtenidos, que se integran -en el caso de la desalación de agua marina- en el ciclo

hidrológico conjuntamente con las aguas continentales y las subterráneas renovables,

formando parte del dominio público hidráulico a efectos de la aplicación de la Ley de

Aguas.

Artículo 3. Procedimiento para la concesión de una desalinizadora de agua marina o salobre.

1. Cuando sea preciso conseguir una mejor satisfacción de las demandas de agua,

incrementar las disponibilidades de este recurso o proteger su calidad podrá acordarse

por el Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente la instalación de plantas desalinizadoras de agua marina o salobre de acuerdo con lo indicado en los

siguientes apartados de este artículo.

2. El Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente podrá sacar a

concurso público la explotación, o construcción y explotación, de una desalinizadora de agua marina o salobre.

3. El Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente deberá aprobar el

pliego de bases a que ha de sujetarse el concurso, en el que se fijarán, como mínimo, los

siguientes puntos: objeto del concurso, plazo máximo de la concesión, el origen del agua a desalar, volumen máximo anual de agua desalada, calidad, composición y fines a los

que deberá destinarse el agua producida, evacuación de salmueras y otros residuos, en

su caso, medidas que garanticen la reversión al Estado de todas las instalaciones al

término de la concesión de las debidas condiciones de conservación, y las demás

condiciones que, en su caso, deban ofrecer los licitadores. En el supuesto de que la concesión tenga por objeto la construcción de la desalinizadora, se fijará asimismo el

comienzo y finalización de las obras.

Los pliegos incorporarán, como requisito a exigir a los aspectos de la oferta relativos

al consumo y producción de energía eléctrica, las autorizaciones que, en su caso, y de acuerdo con la legislación vigente, puedan proceder por parte del Ministerio de Industria

y Energía o de los órganos competentes de las Comunidades Autónomas.

El concurso se regirá por lo dispuesto en los artículos 109 y siguientes del Real

Decreto 849/1986, de 11 de abril, por el que se aprueba el Reglamento del Dominio Público Hidráulico.

4. La resolución del expediente de concesión de desalinizadoras con una producción

anual menor de 500.000 metros cúbicos corresponderá al organismo de cuenca.

5. Lo establecido en este Real Decreto se entiende sin perjuicio de que la desalación

de aguas marinas requiera, en cuanto a la ocupación y utilización del dominio público marítimo-terrestre, el correspondiente título habilitante, de acuerdo con lo dispuesto en

la Ley 22/1988, de 28 de julio, de Costas.


- 188 -

Artículo 4. Autorización de la actividad de desalación de agua de mar o salobre a

particulares, Corporaciones locales o comunidades de regantes que sean destinatarios del

agua.

1. Los particulares, Corporaciones locales o comunidades de usuarios, podrán solicitar al organismo de cuenca correspondiente una autorización para desalar agua de mar o

salobre cuando dicho recurso se destine a su propio consumo, o a la prestación de un

servicio público de su competencia.

En dicha autorización se establecerá, al menos, el plazo de duración de la misma, la calidad del agua producida y los usos a los que se podrá destinar, sin que la misma

pueda ser aplicada a otros distintos.

2. Salvo circunstancias especiales debidamente justificadas, a juicio del Ministerio de

Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente, no se podrán autorizar actividades de desalación a particulares o a comunidades de regantes que supongan para el titular un

volumen total anual de agua mayor de 500.000 metros cúbicos, computándose a estos

efectos todas las instalaciones de desalación del titular, tanto existentes previamente a la

autorización solicitada como solicitadas simultáneamente. No será de aplicación esta

limitación a las Corporaciones locales para el abastecimiento de agua a poblaciones.

3. El procedimiento para el otorgamiento de estas autorizaciones será el previsto en

los artículos 52 y siguientes del Real Decreto 849/1986, de 11 de abril, pudiendo recabar

del interesado, el organismo de cuenca, la presentación de un estudio sobre la necesidad

de la utilización de agua desalada, su viabilidad técnica y económica y un estudio, elaborado por técnico responsable, sobre la evaluación de los efectos que pueda producir

sobre el medio ambiente así como sobre las soluciones que, en su caso, se prevean.

4. El otorgamiento de las autorizaciones para desalinizadoras con una producción

mayor de 500.000 metros cúbicos anuales corresponderá al Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente.

5. Cuando la actividad de desalación se realice con agua marina para consumo del

titular de la planta, siempre que el volumen total producido de agua desalada sea inferior

a 7.000 metros cúbicos cada año, no será de aplicación lo dispuesto en este Real Decreto, excepto lo establecido en el artículo 6.

En todo caso se deberá notificar al organismo de cuenca correspondiente la actividad

que se realiza.

6. Lo dispuesto en este artículo se entiende sin perjuicio de las autorizaciones y

concesiones que sean precisas de acuerdo con la Ley 22/1988, de 28 de julio, de Costas, y sin perjuicio del procedimiento establecido en el Real Decreto 849/1986, de 11 de abril,

para otorgar la correspondiente concesión de agua salobre, en los casos en que ésta sea

objeto de la actividad de desalación. En este último caso la concesión del recurso y la

autorización de la actividad de desalación se tramitarán simultáneamente.

Artículo 5. Vertidos.

Si las instalaciones de desalación originan o pudieran originar vertidos, tales vertidos

requerirán autorización de la Administración competente según la legislación estatal y

autonómica aplicable, independientemente de la concesión de ocupación de dominio público.

Artículo 6. Producción energética.

1. Cuando el proceso de desalación de agua comporte la generación de energía

eléctrica se estará a lo dispuesto en la Ley 40/1994, de 30 de diciembre, de Ordenación

del Sistema Eléctrico Nacional, en particular, en su artículo 21 y a las normas de desarrollo de la misma.


- 189 -

2. A los efectos del Real Decreto 2366/1994, de 9 de diciembre, sobre producción de

energía eléctrica por instalaciones hidráulicas, de cogeneración y otras abastecidas por

recursos o fuentes de energía renovables, las instalaciones de desalación de agua que

produzcan energía, con potencia de generación eléctrica superior a 25 MVA (mega voltios amperios), o las que, teniendo una potencia inferior a esta cifra, entreguen a la red de

servicio público más del 25 por 100 de su producción eléctrica, tendrán la consideración

conforme a su artículo 3, de instalaciones fuera de planificación para la determinación del

precio de la energía eléctrica entregada a la red de suministro público según el «coste evitado variable» regulado en su artículo 12.2. No obstante, dicho precio podrá ser el

correspondiente a «costes evitados» fijados en los apartados 1 y 3 del artículo 12 de

dicho Real Decreto 2366/1994, cuando así lo determine el Ministerio de Industria y

Energía.

3. A los suministros de energía eléctrica en los procesos de desalación no les será de

aplicación el complemento tarifario por oferta de potencia.

Artículo 7. Registro de desalinizadoras.

El organismo de cuenca llevará un registro de concesiones y autorizaciones para

desalinizadoras, en el que se inscribirán de oficio sus características esenciales y aquellas observaciones que se consideren precisas, así como los cambios de titularidad.

Será de aplicación a este registro lo dispuesto en los artículos 189 y siguientes del

Real Decreto 849/1986, de 11 de abril.

Disposición adicional primera. Aplicabilidad de esta disposición.

El presente Real Decreto -en cuanto hace a las aguas terrestres- será de aplicación

directa en las cuencas hidrográficas intercomunitarias y, en defecto de legislación

específica de las Comunidades Autónomas en las cuencas hidrográficas comprendidas

íntegramente dentro del ámbito territorial de las mismas.

Por lo que respecta a estas últimas, este Real Decreto será en todo caso de aplicación

directa siempre que no se haya producido la aprobación de los correspondientes Reales

Decretos de traspasos.

En todo caso, las referencias hechas al Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente o a los organismos de cuenca se entenderán efectuadas a los órganos

correspondientes de las Comunidades Autónomas, cuando se trate de las cuencas

hidrográficas comprendidas dentro de su ámbito territorial.

Disposición adicional segunda. Pago de exacción por disponibilidad o uso del agua.

Los beneficiados por las instalaciones de desalación realizadas a cargo del Estado satisfarán, por la disponibilidad o uso del agua, una exacción destinada a compensar los

costes de inversión y atender a los gastos de explotación y conservación de tales obras,

de acuerdo con lo dispuesto en el artículo 106 de la Ley de Aguas.

Disposición transitoria primera. Comunicación de las actuales plantas en servicio.

Los titulares de las plantas de desalación en servicio en el momento de entrada en

vigor de esta norma, en el plazo máximo de seis meses, deberán comunicar su actividad

a los organismos de cuenca correspondientes, en orden a adaptar el ejercicio de la

misma a lo dispuesto en este Real Decreto.

Disposición transitoria segunda. Concesiones en vigor para desalación de aguas

salobres.

Los concesionarios de aguas salobres, en el momento de entrada en vigor de esta

norma, para la desalación de dicho recurso, deberán solicitar la autorización

correspondiente de acuerdo con lo previsto en el artículo 4 de este Real Decreto.


- 190 -

Disposición final única. Facultades de desarrollo.

Se faculta a los Ministros de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente y de

Industria y Energía, para dictar las disposiciones necesarias para la aplicación y

desarrollo del presente Real Decreto.

Dado en Palma de Mallorca a 28 de julio de 1995.

JUAN CARLOS R.

El Ministro de la Presidencia,

ALFREDO PEREZ RUBALCABA


- 191 -

ANEXO III: Revistas de consulta

WATER DESALINATION REPORT


- 192 -


- 193 -


- 194 -

ANEXO IV: PFC1

Memoria

“APLICACIÓN DEL

PROCESO DE OSMOSIS INVERSA AL

TRATAMIENTO DEL AGUA DE MAR. ESTUDIO

TÉCNICO I DE VIABILIDAD ECONÓMICA”

PFC presentado para optar al título de Ingeniería Técnica Industrial especialidad en Química Industrial

por Antonia Gálvez Gómez

Barcelona, 18 de Enero de 2011

Tutor proyecto: Leopoldo de Miguel

Ramón Oliver

Departamento de ingeniería química

Universidad Politécnica de Catalunya (UPC)


- 195 -

ÍNDICE MEMORIA

Índice memoria .............................................. ¡Error! Marcador no definido.

Capitulo 1. OBJETIVO ....................................................................... 11

Capitulo 2. INTRODUCCIÓN ............................................................. 12

2.1. El agua de mar...........................................................................17

2.1.1. Agua con un alto contenido en sales ........................................17

2.1.2. Agua dulce ...........................................................................18

2.2. Características del agua de mar ....................................................18

2.2.1. Parámetros característicos del agua de mar ..............................19

2.2.2. Características físicas del agua de mar .....................................20

Capitulo 3. TRATAMIENTOS DEL AGUA DE MAR ................................ 24

3.1. Técnicas basadas en la evaporación ..............................................24

3.1.1. Evaporación instantánea multietapa (MSF) ...............................25

3.1.2. Evaporación por multiefecto (ME) ............................................27

3.1.3. Compresión de vapor (cv) ......................................................29

3.2. Técnicas basadas en la evaporación ..............................................30

3.2.1. Electrodiálisis (ED) .............................................................. 207

3.2.2. Osmosis inversa, microfiltración y ultrafiltración ........................32

3.3. Otras técnicas ............................................................................32

CAPITULO 4. OSMOSIS INVERSA ........................................................ 33

4.1. Introducción ............................................................................ 209

4.2. Tipos de membrana .................................................................. 212

4.3. Instalación desalinizadora de agua de mar mediante osmosis inversa

215

4.3.1. Captación del agua de mar ................................................... 216

4.3.2. Pretratamiento fisicoquímico ................................................. 216

4.3.3. Equipos de presión y proceso de la osmosis inversa ................. 216

4.3.4. Postratamiento del agua producida ........................................ 219

CAPITULO 5. DESALINIZACIÓN SOSTENIBLE DEL AGUA DE MAR ...... 220

5.1. Medio ambiente y desalinización ................................................. 220

5.1.1. Utilización intensiva de energía ............................................. 220

5.1.2. Abocar salmorra ................................................................. 221

5.1.3. Derramamiento de productos químicos .................................. 221

5.1.4. Contaminación acústica ....................................................... 221

5.1.5. Construcción ...................................................................... 222


- 196 -

5.2. Energías renovables y desabilización ........................................... 222

CAPITULO 6. EVALUACIÓN ECONÓMICA ........................................... 225

6.1. Estimación de costes de producción ............................................ 226

CAPITULO 7. DIAGRAMA DE GANNT ................................................... 32

7.1. Diagrama de Gannt PFC1 ......................................................... 2263

7.2. Diagrama de Gannt PFC2 ......................................................... 2264

CAPITULO 8. BIBLIOGRAFIA .............................................................. 32


- 197 -

CAPÍTULO 1.

OBJETIVO

El objetivo de este proyecto es hacer un estudio del proceso de desalinización

del agua de mar mediante la osmosis inversa.

Este anteproyecto, se basa principalmente en el estudio de las diferentes

técnicas que existen para desalinizar el agua de mar, así como el estudio de sus

materias primas, de los impactos ambientales que estas provocan y del coste

económico de este proceso.

En el proyecto, se hará un estudio técnico y económico mucho más detallado

sobre la instalación de una planta desalinizadora de agua de mar, como el caso

de la planta desalinizadora de el Prat de Llobregat y sobre las consecuencias

económicas y medioambientales que tienen estas instalaciones.


- 198 -

CAPÍTULO 2.

INTRODUCCIÓN

El agua cubre el 71% de la superficie de la corteza terrestre. El 97% de esta

agua total se concentra en los océanos, mientras que la restante se reparte en

glaciares, depósitos subterráneos, ríos, lagos, etc.

La población mundial ha aumentado drásticamente en estos últimos años. Ante

la dificultad de disponer de agua potable para el consumo humano, se han

creado diversas técnicas para obtener este bien tan preciado, como por ejemplo

la desalinización de agua de mar para obtener agua dulce. Esta técnica se basa

en el tratamiento de agua tanto marina como salobre para reducir su contenido

en sal y así poder hacerla apta para el consumo humano.

Las diferentes técnicas de desalinización, y en especial la técnica de osmosis

inversa, han experimentado un crecimiento muy significativo debido al aumento

de la demanda de agua, tanto a nivel social como a nivel industrial.


- 199 -

2.4. El agua de mar

El agua es una sustancia cuya molécula está formada por dos moléculas de

hidrogeno y una de oxígeno (H20). Es esencial para la supervivencia de todas las

formas conocidas de vida. Generalmente podemos encontrar el agua en tres

estados diferentes, sólido, líquido y vapor.

El agua se puede clasificar en diversos tipos:

2.4.1 Agua con un alto contenido en sales

Dentro de esta categoría podemos encontrar dos tipos de aguas, aguas salobres

y agua marina.

Se entiende por agua salobre el agua que tiene más sal disuelta que el agua

dulce, pero menos que el agua de mar. Generalmente tiene un contenido en sal

entre 0,5 y 30 gramos de sal por litro.

El agua de mar contiene un 3,5 % de sales disueltas, entre las que predomina el

cloruro sódico y como se ha comentado anteriormente, constituye un 97% del

total del agua que hay en la hidrosfera.

2.4.2 Agua dulce

Es el agua que contiene cantidades mínimas de sales disueltas y representa

solamente un 3% del total existente en el planeta tierra.

Este proyecto se centrará básicamente en el estudio del agua de mar, puesto que

es la principal fuente de energía de las plantas desalinizadoras de osmosis

inversa. A continuación se hace referencia a las características del agua de mar.

2.5 Características del agua de mar

El agua de mar tiene un contenido en sólidos disueltos totales de

aproximadamente 34.500 mg/L. A continuación se muestra una tabla donde se

indica la composición química del agua de mar, la cual está dividida en aniones,

cationes y moléculas no disociadas.


- 200 -

Tabla 1. Porcentaje de sólidos disueltos del agua de mar

2.5.1 Parámetros característicos del agua de mar

Los parámetros más importantes a tener en cuenta a la hora de desalar un agua

de mar son los siguientes:

Salinidad:

La salinidad se define como el contenido total de sales que contiene el

agua. Ésta se expresa como residuo seco a 105ºC y se mide en mg/L o

ppm. Se puede determinar mediante la evaporación de una muestra de

agua en una estufa a 105ºC, después se pesa y la diferencia que hay entre

pesadas es el contenido en sales que hay en el agua.

Como esta técnica es muy lenta, en los procesos industriales, no se

determina este valor sino la conductividad eléctrica, que es la capacidad

de una sustancia a conducir la corriente eléctrica. Esta determinación

permite obtener un valor muy preciso y mucho más rápido que la anterior.

La conductividad eléctrica del agua es un parámetro que depende de la

temperatura, y cuando esta aumenta, la conductividad eléctrica también.

pH:

El pH del agua de mar está comprendido entre 7,5 y 8,4. Este valor varía

en función de la temperatura; si esta aumenta, el pH disminuye y tiende a

la acidez. También puede variar en función de la salinidad, de la presión o

profundidad del agua de mar.

Densidad:

La densidad aproximada del agua de mar es de 1,027 Kg/L y depende de

tres factores muy importantes; salinidad, temperatura y presión. La

an

ion

es

Cloruro (Cl-) 55,29

Sulfato (SO42-) 7,75

Bicarbonato (HCO3-) 0,41

Bromuro (Br-) 0,19

Flúor (F-) 0,0037

cati

on

es

Sodio (Na+) 30,75

Magnesio (Mg2+) 3,7

Calcio (Ca2+) 1,18

Potasio (K+) 1,14

Estroncio (Sr2+) 0,022


- 201 -

densidad aumenta conforme aumenta la salinidad y disminuye la

temperatura.

Gases disueltos:

La composición típica de gases disueltos en aguas marinas es la siguiente:

64% de N2, 32% de O2 y 1,8% DE CO2. La temperatura y la salinidad

influyen reduciendo la solubilidad de los gases cuando cualquiera de estos

dos parámetros aumenta.

La concentración total y la composición de los gases disueltos varían con la

profundidad, la fotosíntesis y la abundancia de organismos.

Contenido de materia en suspensión:

El tamaño de la partícula influye en la cantidad de coagulante necesaria

para realizar la coagulación.

pH:

Es uno de los factores más importantes ya que va a determinar para casa

coagulante la naturaleza de las especies presentes en el agua y su

solubilidad. Para cada coagulante existe una zona de pH, donde se

produce una buena floculación en plazo corto y con una dosis dada de

coagulante.

Salinidad:

Las sales disueltas afectan al proceso de coagulación modificando el

margen del pH óptimo, el tiempo necesario para la floculación, las dosis

óptimas de coagulante y el coagulante residual en el efluente.

2.5.2 Características físicas del agua de mar


Los sólidos en suspensión o materia en suspensión están presentes en el

agua y se determinan por gravimetría. Este procedimiento no distingue

entre sólidos de origen inorgánico o los de origen orgánico.

La cantidad de sólidos presentes está muy relacionada con el tipo de

captación o toma de agua de mar.

Temperatura:


- 202 -

La temperatura del agua de mar es un factor que afecta especialmente al

crecimiento biológico de los microorganismos y ésta varía dependiendo de

la estación del año.


- 203 -

CAPÍTULO 3.

TRATAMIENTOS DEL

AGUA DE MAR

Existen varios tipos de técnicas para desalar el agua de mar, pero las más

utilizadas son:

3.1 Técnicas basadas en la evaporación

Podemos diferenciar dos procedimientos para llevar a cabo esta técnica;

procesos térmicos y procesos por compresión.

Los procesos térmicos consisten en suministrar la energía necesaria en forma de

calor, mientras que en los procesos por compresión, la fuente de energía es el

trabajo.

Las técnicas de evaporación más utilizadas en la industria son: evaporación

instantánea multietapa (MSF), evaporación multiefecto (ME) y compresión de

vapor (CV).

3.1.1 vaporación instantánea multietapa (MSF)

Esta técnica también es conocida como Multistage Flash Evaporation y se basa

en la evaporación del agua de mar en un evaporador con numerosas cámaras

que operan a temperaturas i presiones progresivamente decrecientes, de modo

que en cada cámara se separan las sales del agua. Este tipo de plantas son

capaces de desalar gran cantidad de agua de mar pero por otro lado, consumen

una gran cantidad de energía que les hace poco rentables en comparación con

otras técnicas de desalación.


- 204 -

Figura 1 : Diagrama de flujo de un evaporador instantáneo multietapa

En la figura 1 podemos observar el diagrama de flujo de la evaporación

instantánea multietapa. Esta se divide en los siguientes procedimientos:

8. El agua de mar entra por la alimentación y se refrigera en un

condensador.

9. Una parte de la corriente refrigerada se devuelve al mar y otra parte se

somete a un pretratamiento físico-químico, para después mezclarse, en

el condensador con la salmuera que se ha obtenido en la sección de

recuperación de calor.

10.Una fracción de la salmuera resultante del condensador se dirige hacia

el mar, y el resto se bombea al condensador multietápa.

11.En cada una de las etapas del condensador, se produce la

condensación y la evaporación.

12.La salmuera producida en el condensador pasa a un intercambiador de

calor donde se hace aumentar su temperatura.

13.La salmuera caliente entra en la primera etapa del condensador por

evaporación flash. La parte que no se evapora, entra en la segunda

etapa y así sucesivamente hasta alcanzar la última etapa.

14.Finalmente, se recoge el vapor condensado que se ha generado en el

condensador multietapa y se mezcla con el producto de cada etapa,

para dar lugar al destilado o producto final.

3.1.2 vaporación por multiefecto (ME)

Su funcionamiento es muy parecido a la técnica anterior, pero en este caso, la

energía térmica es aportada por un intercambiador de calor.

Las plantas de evaporación por multiefecto trabajan a temperaturas inferiores a

las de las plantas MSF con lo que no se necesita hacer un tratamiento específico

para evitar corrosiones e incrustaciones.


- 205 -

En el proceso de evaporación por multiefecto está constituido por un evaporador-

condensador de tubos, tal y como se muestra en la siguiente figura:

Figura 2: Diagrama de flujo de un evaporador multiefecto

Las etapas del proceso de evaporación multiefecto son las siguientes:

8. La alimentación se calienta y se somete a un tratamiento físico-químico

antes de entrar en la serie de pre-calentadores.

9. El vapor condensado que se produce antes de ser devuelto a la caldera, se

utiliza como fuente de energía.

10.El calor cedido en la condensación, se utiliza para evaporar parte del agua

de la alimentación.

11.El vapor generado en el primer efecto se introduce en el primer calentador

de alimentación, donde condensa parcialmente para después volver a

condensar y producir el vapor en el segundo efecto.

12.En todos los efectos hay una parte del vapor que se genera por “flash” el

cual va pasando a través de las cámaras.

13.El vapor que se produce en la última cámara, se introduce en el

condensador final donde se condensa y se mezcla con el producto final o

destilado.

14.La salmuera del primer efecto va pasando por las cámaras hasta llegar al

último efecto.

3.1.3 Compresión de vapor (cv)

Esta técnica se basa en utilizar un compresor que hace aumentar la presión y la

temperatura del vapor que se produce en el evaporador. Los sistemas de

compresión pueden ser de doble o simple efecto, o de compresión mecánica o

térmica.


- 206 -

Figura 3. Diagrama de flujo de un compresor de vapor

Las etapas que siguen este método son las siguientes:

5. El agua de mar se trata con el objetivo de filtrar los sólidos y evitar posibles

incrustaciones en las instalaciones.

6. El agua pre-tratada, circula a través de diferentes pre-calentadores de

placas. El fluido resultante se hace pasar a través de un condensador, de

manera que por un lado, se forma un destilado y por otro, una salmuera que

genera una gran cantidad de gases, los cuales se extraen mediante una

bomba.

7. El destilado resultante se mezcla con sal y se introduce en el evaporador en

forma de agua pulverizada. Esta agua se calienta hasta llegar a la

temperatura de ebullición.

8. El vapor generado se aspira hasta llegar a un compresor, donde se eleva la

presión y la temperatura. Después, se vuelve a descargar en forma de vapor

recalentado hacia los tubos del evaporador, de manera que se separa la

parte de la alimentación que no ha condensado (salmuera) de la que sí lo ha

hecho (destilado).

3.3 Técnicas basadas en la evaporación

Podemos encontrar diferentes técnicas donde intervienen membranas,

dependiendo de la fuerza impulsora que se utiliza para hacer pasar las partículas

a través éstas.


- 207 -

La fuerza motriz es una diferencia de potencial químico o un gradiente de

concentraciones, la técnica se denomina diálisis; si el impulso lo produce una

corriente eléctrica, la separación de partículas se hará por electrodiálisis, y si la

responsable de la separación es una diferencia de presión, entonces la técnica

utilizada será la microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración o osmosis inversa

en función del tamaño de la partícula a separar.

3.3.1 Electrodiálisis (ED)

La electrodiálisis es una técnica poco utilizada debido a sus elevados costes

energéticos. Esta técnica se basa en la electrólisis y se produce cuando se aplica

una tensión eléctrica entre dos electrodos, de manera que los cationes disueltos

son atraídos por el cátodo (electrodo de polaridad negativa), mientras que los

aniones disueltos se dirigen hacia el ánodo (electrodo de polaridad negativa).

Figura 4. Diagrama de flujo de la electrodiálisis

Para que se produzca el proceso de electrodiálisis se requiere:

- Un número par de membranas para que todos los aniones y cationes se vean

atraídos y estos no queden libres.

- Láminas inertes entre las membranas para facilitar y dirigir el flujo de agua.

- Los dos electrodos deben estar alimentados por una tensión eléctrica continua.

En las pilas de electrodiálisis se lleva a cabo el proceso de separación de sales,

formadas por una membrana catiónica, otra aniónica, un separador de paso de

agua desalada y otro de agua concentrada. Todos estos elementos tienen unas

determinadas perforaciones, de tal manera que al sobreponerlas se forman unos


- 208 -

conductos de pasos que constituyen los canales de alimentación y de producto.

También hay unos canales adicionales que extraen los gases formados en las

reacciones químicas que se producen en los electrodos.

3.3.2 Osmosis inversa, microfiltración y ultrafiltración

Son técnicas que se diferencian entre sí por el tamaño de las partículas que son

capaces de separar. En el próximo capítulo se detallan los procesos de

separación de sales por membranas.

3.4 Otras técnicas

Entre las técnicas de desalinización se destaca la congelación, esta técnica se

puede definir en dos procesos, por expansión del agua o por la congelación con

la ayuda de un agente refrigerante.

La expansión del agua se produce cuando el agua de mar se congela

parcialmente a una presión absoluta de mmHg y a -4ºC, esto provoca una

evaporación acompañada de una congelación por enfriamiento. Su principal

problema es mantener las condiciones de vacío puesto que es necesario aspirar

continuamente el vapor de agua formado con la ayuda de un compresor o por

absorción en una solución hidroscópica.

Para la congelación con ayuda de un agente refrigerante se utiliza un refrigerante

auxiliar que tiene una tensión de vapor superior a la del agua y que no sea

miscible en ella.


- 209 -

CAPITULO 4.

OSMOSIS INVERSA

La osmosis inversa es un proceso físico natural basado en el fenómeno de la

difusión. Antes de centrarnos en el principal tema del proyecto, se hará una

pequeña introducción histórica sobre esta técnica.

Los primeros datos históricos de la osmosis inversa fueron recopilados en 1913,

donde se indica que Abbé Nollet fue la primera persona que descubrió este

fenómeno en el año 1748.

Los primeros en utilizar la osmosis inversa para desalar el agua fueron C. E. Reid

y J.E. Breton entre 1952 y 1959. Fueron capaces de descubrir diferentes

membranas sintéticas que contenían un elevado porcentaje de retención de

sales, pero estas producían pocos caudales de agua.

4.1 Introducción

Como se ha comentado anteriormente, la osmosis es un proceso basado en el

principio de la difusión, pero con la diferencia que las dos soluciones están

separadas en dos compartimentos por una membrana semipermeable.

La difusión se da cuando dos soluciones entran en contacto, una que contiene

una concentración de soluto C1 y otra que contiene una mayor concentración de

esta. El fenómeno de la difusión se da cuando la solución que contiene más

soluto se mueve hacia la que contiene menos, mientras que el disolvente se

dirige en sentido contrario.


- 210 -

Figura 5. Fenómeno de la osmosis

La membrana semipermeable tan solo permite la difusión del disolvente de las

soluciones, de manera que el soluto (sales) es absorbido por la membrana

permitiendo que el agua (disolvente) se difunda a través de la membrana

haciendo aumentar el nivel del compartimento que tiene una concentración de

sales superior (c2).


La presión osmótica (π) es la diferencia de presiones si una de las disoluciones

fuera agua pura (c=0).

En el compartimiento 2 se aplica una presión superior a Δπ, de modo que la

disolución que contiene más sales (c2) atraviesa la membrana hasta llegar al

compartimiento 1. De este modo, se consigue que la membrana semipermeable

absorba todas las sales disueltas contenidas en c1.


- 211 -


El proceso de osmosis inversa se empela para la desalinización del agua de mar.

A continuación se muestra un diagrama de flujo donde se indican los pasos

generales de una planta desalinizadora de agua:

Figura 8. Desalación de agua por osmosis

El agua de mar es bombeada a alta o media presión hacia una membrana

semipermeable. Llegado a este punto, la alimentación se separa en dos flujos,

uno con una concentración de salmuera muy elevada y otro con menor

concentración que es el producto.


- 212 -

4.2 Tipos de membrana

Las membranas de osmosis inversa deben estar preparadas para resistir

presiones mayores a la diferencia de presiones osmóticas con dos soluciones. En

el caso del el agua de mar esta presión puede ascender entre 50 y 90 bares.

Las membranas se pueden clasificar en función de diferentes parámetros, en

función de estos, variará la capacidad de absorción y de flujo de agua por unidad

de superficie de la membrana.

Las membranas se mutan dentro de unos tubos horizontales normalizados

llamados módulos que mejoran el rendimiento y la limpieza, facilitan la

sustitución y minimizan la polarización. Las membranas de osmosis inversa

tienen diferentes formas para separarse dentro de los módulos:

- Membranas de configuración plana

- Membranas de configuración tubular

- Membranas de fibra hueca

- Membranas de rosca en espiral

Las membranas de configuración plana son láminas rectangulares o circulares

que se apoyan sobre placas porosas, de esta manera, el agua sucia se adentra

en un lado de la membrana donde se separan las sales del agua. Estas

membranas están separadas por separadores de un grosor de 2mm por donde

pasa la solución a tratar.

Se colocan unas sobre otras construyendo una especie de pilas o columnas de

membranas para aumentar la producción.

El modulo se obtiene apilando las placas formadas por el aspirador, la membrana

y la placa porosa. Este conjunto se comprime mediante un sistema de

espárragos que permite soportar la presión de trabajo.

El principal inconveniente de este tipo de configuración es que las pilas que se

forman son muy voluminosas y pesantes. Esto hace que el proceso de operación

para la desalinización del agua de mar sea caro e incómodo.

Las membranas de configuración tubular, se construyen en forma de tubo vacío

de diámetro interior comprendido entre los 6 y los 25mm. A continuación se

colocan en el interior de unos tubos porosos de diámetro comprendido entre 0.5”

y 1” para formar los módulos.

La capa activa de este tipo de membranas se encuentra en la superficie interior

del tubo. El espesor restante tiene una estructura porosa que sirve de soporte a

la capa activa.

El funcionamiento de este tipo de membrana se basa en la circulación de la

solución por el interior del tubo, de manera que el elemento permeable fluye

radialmente del interior al exterior y el desecho se obtiene en el otro extremo del

tubo.


- 213 -

La principal ventaja es que se trata de un proceso muy fácil de limpiar para los

medios hidráulicos y mecánicos, esto hace que se utilice para purificar líquidos

muy terbios. En contrapartida, se trata de un tipo de configuración que requiere

también costes de inversión muy elevados.

Las membranas de fibra hueca o también llamadas fibras capilar, se constituyen

en un conjunto de tubos vacíos de la medida de un pelo humano agrupados en

forma de U en un tubo cilíndrico.

La solución a tratar circula por el exterior de la fibra y permite fluir radialmente

des del exterior hasta el interior recogiéndose al final de la fibra.

Figura 9. Membranas de fibra hueca

Las principales ventajas que presenta este tipo de membranas son que ocupan

un volumen muy reducido, que presentan mayor superficie activa por unidad de

volumen ocupado, que son más fáciles de instalar y que son más duraderas.

Todo y eso, también presentan algún inconveniente importante ya que resultan

muy difíciles de limpiar.

El agua de consumo debe estar muy bien pre tratado y exento de cualquier

sustancia que pueda causar el deterioro de las mismas.

Las membranas de enrollo en espiral se constituyen de dos capas de membrana

semipermeable separadas por un tejido poroso. Los extremos de la membrana se

cierran formando un embalaje flexible, el extremo abierto se une a un tubo

central perforado. Entre los dos embalajes, se coloca una malla de plástico que

separa las capas de la membrana durante el montaje provocando una

turbulencia en la corriente de alimentación.


- 214 -

El agua de consumo a una presión superior a la osmótica, pasa a través de la

membrana al interior del tejido poroso por el que accede al tubo central

perforado donde se recoge el permeado.

Este tipo de configuración presenta, al igual que las fibras vacías, una gran

superficie de membrana por unidad de volumen, un reducido coste de fabricación

y es fácil de limpiar. Todo y eso, no se recomienda utilizar este tipo de

configuración en líquidos con elevados turbios ya que la sección de paso entre las

membranas es muy pequeña y por lo tanto susceptible a obstrucción.

Figura 10. Membrana de rosca en espiral

Otro parámetro importante a la hora de clasificar las membranas

semipermeables es su composición, diferenciamos entre membranas orgánicas e

inorgánicas. En las primeras, la capa activa está formada por un polímero o un

cipolímero orgánico. Existe un gran número de materiales orgánicos con los que

se pueden fabricar membranas, pero solo unos cuantos son aptos para ser

utilizados en la osmosis inversa.

Entre las membranas orgánicas más utilizadas en la osmosis inversa se deben

destacar las siguientes:

- Acetato de celulosa.

- Poliamida aromática.

- Polisulfonados.

Las primeras son muy utilizadas por su alta permeabilidad, el elevado

porcentaje de sales retenidas y su bajo coste. También presenta limitaciones

importantes como pueden ser la alta sensibilidad a la hidrólisis, alto riesgo de

disolución de la membrana, alta posibilidad de degradación y a las elevadas

presiones de trabajo que requieren.

Las poliamidas aromáticas se caracterizan por tener una alta estabilidad química,

un alto porcentaje de absorción de sales, y a diferencia de las membranas de


- 215 -

acetato de celulosa, no sufren reacciones de hidrólisis. No son biodegradables y

trabajan a presiones reducidas. También presentan inconvenientes importantes

como pueden ser el alto coste, la sensibilidad en cuanto a los oxidantes y que se

ensucian muy fácilmente.

Los polisulfonados tienen unas características de flujo interno y una capacidad

para absorber las sales excelentes. También son membranas muy resistentes a

los ataques químicos pero en contrapartida no soportan la presencia de cloro

libre y otros oxidantes.

En general, las membranas orgánicas presentan dos grandes limitaciones, la

estabilidad química y la resistencia a la temperatura. La mejor solución a estos

inconvenientes es utilizar materiales inorgánicos para su fabricación.

Entre los materiales inorgánicos más utilizados están los materiales cerámicos,

los vidrios y los carbonos.

La mayoría de las membranas elaboradas con materiales cerámicos, están

hechos de albumina (Al2O3). Este tipo de membranas se caracterizan porque

variando las condiciones de precipitación se puede modificar el tamaño de los

poros de la membrana.

Las membranas de vidrio, están formadas por dos fases; una de vidrio de silicio

casi pura y otro de acido bórico rico en borato de sodio. Se utilizan

principalmente para fabricar membranas planas, tubulares o capilares.

Las membranas elaboradas a base de carboneos solo son utilizadas en la micro

filtración y la ultrafiltración, no existe ninguna en el mercado que pueda ser

utilizada en la osmosis inversa. Estos tipos de membranas se caracterizan por

soportar valores extremos de pH y temperaturas de hasta 300ºC.

4.3 Instalación desalinizadora de agua de mar mediante osmosis inversa

En una instalación desalinizadora de agua de mar que utiliza la osmosis inversa

se pueden diferenciar cuatro etapas:

1. Captación del agua de mar.

2. Pre tratamiento fisicoquímico.

3. Equipos de presión y proceso de la osmosis inversa.

4. Pos tratamiento del agua producida.


- 216 -

4.3.1 C Captación del agua de mar

Es la primera etapa, el agua de mar se puede capturar de dos maneras

diferentes:

- Mediante pozos aislados que extraen agua de una cierta profundidad con

ayuda de una bomba.

- Mediante una presa de agua superficial a través de un emisario submarino.

4.3.2 PPre tratamiento fisicoquímico

En esta etapa, se suprimen o reducen los posibles embozos que se puedan

producir en las membranas. Si se hace bien el pre tratamiento de agua

operativa, la evolución temporal del cabal que circula a través de las membranas

de osmosis inversa será más fluida.

4.3.3 Equipos de presión y proceso de la osmosis inversa

En la tercera etapa se bombea el agua de mar previamente tratada a la unidad

de osmosis inversa, donde tendrá lugar la separación de sales. La operación de

bombeo se hace mediante equipos de alta presión que están constituidos por

tres elementos:

- Bombas de alta presión.

- Turbina de recuperación de energía.

- Motor de accionamiento eléctrico.

Las bombas de alta presión impulsan la solución a tratar des del centro de

captación a las membranas de osmosis inversa. La etapa de bombeo es la que

consume más energía, es por eso que resulta muy importante hacer una buena

elección de la bomba.

Las bombas de alta presión pueden ser de dos tipos diferentes:

- Bombas de desplazamiento positivo.

- Bombas centrifugas.

Las bombas de desplazamiento positivo transforman el movimiento rotatorio del

motor eléctrico en un movimiento de vaivén gracias a un mecanismo compuesto

por biela, manivela y corredora. El funcionamiento se basa en una cámara

provista por un pistón que se llena de agua cuando esta retrocede y bombea el


- 217 -

líquido cuando el pistón avanza. Por otra parte, también existen las bombas

alternativas de doble efecto, que a diferencia de las de simple efecto, cuando

retrocede el pistón, se llena una de las cámaras de presión en una de sus caras y

al mismo tiempo con otra cara impulsa el fluido de otra cámara contenida

invirtiéndose la situación cuando el pistón avanza.

La principal ventaja de las bombas de desplazamiento positivo es que las

variaciones de caudal ayudan al buen funcionamiento de las membranas. Se

trata de bombas que tienen un alto rendimiento hidráulico y un bajo consumo

energético.

Hay un gran inconveniente, la presión que suministra la bomba siempre es igual

a la que requiere el sistema, independientemente del número de revoluciones y

esto provoca que se consigan presiones muy elevadas y se hayan de instalar

válvulas de seguridad. Otro inconveniente relevante es que suministran un cabal

y una presión intermitentes, que tienen un alto coste de mantenimiento y que

provocan muchas vibraciones y ruido.

Por otra parte, se encuentran bombas centrifugas, estas tienen una estructura

interna como la de la siguiente figura.

Figura 11. Bomba centrífuga

En este tipo de bombas, la energía aplicada en A hace girar el impulsor B que se

encuentra en la carcasa C. Los álabes producen un descenso de la presión en la

entrada de los mismos, esto origina que el fluido se mueva hacia los álabes

desde la tubería de aspiración D. El fluido, debido a la rotación del impulsor, se

envía al exterior de los álabes aumentando su velocidad tangencial.

La velocidad del fluido cuando abandona los álabes se transforma en presión

cuando pasa al difusor, saliendo al exterior a través del tubo de descarga E.

Las bombas centrifugas pueden ser de cuatro tipos diferentes:


- 218 -

- Bombas centrifugas de segmentos.

- Bombas centrifugas de cámara partida.

- Bombas centrifugas con tubo de Pitot.

- Bombas centrifugas de alta velocidad.

En el proceso de la osmosis inversa, una parte importante de los costes de

funcionamiento corresponden a la energía eléctrica consumida en el bombeo a

alta presión. Es por eso que en los últimos años se han incorporado una serie de

mejoras que minimizan los consumos energéticos, una de estas ha sido la

instalación de recuperadores de energía.

Existen cuatro tipos de recuperadores de energía: las turbinas Pelton o

impulsión, las turbinas de contrapresión, los convertidores hidráulicos centrífugos

y los convertidores hidráulicos dinámicos.

La turbina Pelton utiliza la presión del rechazo del proceso de osmosis inversa

para transformarlo en energía cinética en forma de un chorro líquido que circula

a alta velocidad. Para conseguir esta transformación, el rechazo se hace pasar a

través de un inyector que regula la sección de salida y por lo tanto la velocidad

del chorro.

Después, tal y como muestra la siguiente figura, el inyector dirige el chorro

líquido sobre una rueda con álabe y esta transforma la energía cinética en

energía de rotación.

Figura 12.Turbina Pelton

Las turbinas Pelton trabajan a 1500, 1800, 3000 y 3600 rpm y se pueden montar

de tres maneras diferentes:


- 219 -

- Acopladas a una bomba de desplazamiento positivo.

- Acopladas a una bomba centrifuga de varias etapas.

- Acopladas a un generador eléctrico.

4.3.4 Pos tratamiento del agua producida

En esta etapa se debe regular el pH ajustándolo a niveles entre 6.5 y 8.5.

Normalmente hace falta añadir bases como hidróxido de sodio o hidróxido de

calcio. También hace falta carbonatar el agua con dióxido de carbono y mantener

un nivel de cloro libre para evitar la proliferación de organismos.


- 220 -

CAPITULO 5.

DESALINIZACIÓN

SOSTENIBLE

La desalinización debe hacerse de la manera más sostenible posible. La

sostenibilidad se entiende como el modelo que responde de forma equitativa a

las necesidades ambientales y al desarrollo de las generaciones futuras.

5.1. Medio ambiente y desalinización

Los efectos negativos directos e indirectos en el medio ambiente por la

desalinización del agua de mar pueden ser derivados por:

- Utilización intensiva de energía.

- Derramar salmuera.

- Derramar productos químicos.

- Contaminación acústica.

- Construcción.

5.1.1. Utilización intensiva de energía

La energía eléctrica necesaria para el funcionamiento de una planta desaladora

de agua de mar es muy elevada y proviene mayoritariamente de las centrales

térmicas. Éstas generan una gran cantidad de contaminantes atmosféricos,

sobretodo gases de efecto invernadero y en especial de CO2. Así pues, la


- 221 -

utilización intensiva de energía tiene un impacto indirecto sobre el medio

ambiente debido a las emisiones de gases contaminantes que contribuyen al

efecto invernadero.

Una posible solución a este problema seria la utilización de energías renovables,

de esta manera las centrales térmicas no se verían obligadas a generar tanta

electricidad.

5.1.2. Derramar salmuera

El volumen de salmuera que se derrama al medio ambiente en las plantas

desalinizadoras que funcionan con membranas de osmosis inversa, es entre 2.5

y 3 veces superior al volumen de agua desalada.

La salmuera que se derrama en el mar sale a altas temperaturas haciendo variar

la temperatura así como el incremento del índice de salinidad del agua marina y

por lo tanto provocando la extinción o sustitución de especies autóctonas del

medio.

5.1.3. Derramar productos químicos

Los productos químicos que se derraman pueden tener diferentes impactos sobre

el medio marino. A continuación se muestran en la tabla anexa los 5

contaminantes químicos más importantes y qué efectos pueden tener:

Compuestos Efecto

Metales pesante corrosivo

Fosfato antiincrustante

Cloruro antiincrustante

Ácidos grasos tensoactivos

Ácido sulfúrico antiincrustante

Ácido málico antiincrustante

sulfuro de sodio anticorrosivo y captura oxigeno

Tabla 2. Contaminantes químicos y sus efectos

5.1.4. Contaminación acústica

El ruido de las plantas desaladoras de agua de mar se debe principalmente a los

motores trifásicos que hacen funcionar bombas de impulsión. Éstas deben elevar

la presión del agua por encima de la presión osmótica de las membranas.


- 222 -

El nivel de ruido generado por estas instalaciones es elevado pudiendo llegar a

niveles por encima de los 90 db (A).

Una posible solución para reducir este impacto seria aislar los motores eléctricos

en cámaras o habitaciones insonorizadas.

5.1.5. Construcción

El impacto visual de las plantas desaladoras del agua de mar es bajo ya que se

sitúan cerca de la costa y lejos de zonas turísticas y de playa. La topología

constructiva de las edificaciones no presenta un carácter industrial sino que sus

diseños suelen adaptarse al entorno que las rodea como el caso de la planta

desalinizadora de el Prat de Llobregat.

Imagen 1. Desalinizadora del Prat de Llobregat

5.2. Energías renovables y desalinización

En las desaladoras de agua de mar uno de los principales aspectos que afecta el

medio ambiente es la utilización intensiva de energía. En una planta

desalinizadora de agua, la energía generada es utilizada como:

- Vapor de calefacción para la destilación.

- Energía eléctrica para el funcionamiento de los motores eléctricos o las

pilas de diálisis.

- Energía mecánica para mover el compresor y las bombas.


- 223 -

España tiene una elevada disponibilidad de energía primaria de origen renovable,

es por eso que actualmente existen plantas desaladoras de pequeña producción

que generan agua desalada a partir de energías renovables. Todo y esto, las

fuentes de energía limpias no se han implantado en plantas de mediana y gran

producción debido a que todavía presentan inconvenientes importantes como su

instalación, ya que requiere invertir un capital importante.

También se necesitan grandes extensiones de terreno para obtener una

determinada cantidad de energía útil.

Las plantas desalinizadoras se consideran fuentes de energía muy variables por

lo que hace la intensidad y dependen de factores externos como las condiciones

climáticas. Sus sistemas de almacenaje de energía son poco eficientes.

Las energías renovables pueden utilizarse de dos maneras diferentes, por uso

directo e indirecto.

Entendemos por uso directo donde la energía se transforma en electricidad y se

inyecta en la red general de distribución, de tal manera que la desaladora se

nutre así misma de la energía producida pero no existe una relación directa de

consumo. Aquellas instalaciones que hacen este uso de energía reciben ingresos

por parte de las compañías eléctricas y esto hace disminuir el coste energético

de la planta.

Por otra parte, las energías renovables pueden ser captadas por dispositivos de

provecho de energías renovables y aplicadas directamente a las plantas

desaladoras. En este sistema, no hay un vuelco de energía a la red general sino

que la instalación opera de forma autónoma a la red de distribución. Por los

inconvenientes que hemos nombrado anteriormente, el uso directo de la energía

tan solo se utiliza en los siguientes casos:

- Instalaciones de pequeña capacidad.

- Instalaciones donde la explotación es continua.

- Instalaciones sobre dimensionales que pueden almacenar agua durante las

horas valle de las energías renovables.

- Instalaciones en desarrollo o experimentales.


- 224 -

Figura 13. Ejemplo uso directo e indirecto en planta desaladora

Existen diferentes combinaciones entre técnicas de desalinización y tipos de

energías renovables, entre las más destacables figuran:

- Energía eólica + osmosis inversa

- Energía fotovoltaica + osmosis inversa

- Energía solar térmica + destilación

- Energía eólica + electrodiálisis

La producción de agua desalada que se produce a partir de energías renovables

difícilmente llega a los 1000m3/día, esta producción es insuficiente para

abastecer poblaciones de miles de personas.


- 225 -

CAPITULO 6.

EVALUACIÓN

ECONÓMICA

La viabilidad de una instalación de desalación depende del precio final al que se

puede obtener el producto, de la necesidad de este y el sector económico al que

se dedica.

Uno de los factores más importantes a tener en cuenta es el coste económico,

puesto que las instalaciones desalinizadoras necesitan una fuente de energía

para realizar el proceso, ya sea en forma eléctrica o en forma de vapor. También

hay que tener en cuenta las inversiones que hay que realizar en el proceso

tecnológico, como por ejemplo los equipos, instrumentos o materiales que

permiten prolongar la vida de sus instalaciones.

Los costes de una planta desalinizadora se pueden dividir en dos grupos, costes

de capital y costes de explotación. Dentro de los costes de capital se identifican

los siguientes grupos:

Costes directos de construcción:

Se tienen en cuenta los equipos de desalación así como todos los costes

derivados del proceso, como por ejemplo la toma de agua, suministros de

energía, almacenamiento o regulación de agua ya tratada, etc.

Costes indirectos:

Son los costes derivados de la financiación y de los gastos del proyecto o

posibles imprevistos.

Costes no depreciables:


- 226 -

Dentro de estos encontramos la inversión de los terrenos y el capital

necesario para la puesta en marcha del proyecto.

Costes recurrentes:

Son aquellos impuestos o seguros que se pagan anualmente.

En los costes de explotación se incluye la energía, el personal, los suministros y

material de mantenimiento, así como posibles subvenciones.

6.1. Estimación de costes de producción

La determinación de los costes es muy compleja y por lo tanto es muy difícil

disponer de cifras exactas ya que cada caso es diferente a los demás. Lo más

importante en este caso es determinar su estructura, que peso tiene cada uno de

estos elementos y que factores intervienen en cada elemento de coste.

Para poder explicar más detalladamente esta estimación de costes, a

continuación se muestra un estudio realizado por el Centro de Estudios

Hidrográficos de CEDEX en el que se incluye un estudio de costes así como una

descripción de la situación de la desalación en España.

COSTE DE CAPITAL DE PLANTAS DESALADORAS

PROCESO INVERSIÓN

(€/m3/dia)

Amortización

(€/m3)

Osmosis inversa 0,84 - 0,87 0,34 - 0,35

COSTE DE EXPLOTACIÓN DEL AGUA DESALADA POR

OSMOSIS INVERSA

Energía 0,350 - 0,380 €/m3

Mano de obra 0,036 - 0,096 €/m3

Productos químicos 0,04 - 0,072 €/m3

Reposición de

membranas 0,018 - 0,048 €/m3

Limpieza química 0,001 - 0,002 €/m3

Mantenimiento y

otros 0,024 - 0,036 €/m3

Total explotación 0,464 - 0,640 €/m3


- 227 -

Amortización 0,337 - 0,349 €/m3

Coste total 0,800 - 0,988 €/m3

Tabla 3. Coste de capital y costes de explotación

Las plantas desalinizadoras de agua de mar que utilizan la tecnología de osmosis

inversa se pueden clasificar según su capacidad diaria en pequeñas, con una

capacidad de entre 500 y 2.000 m3/día; medianas, con una capacidad de entre

2000 y 10000 m3/ día y por último, grandes que tienen una capacidad superior a

10.000 m3/día.


- 228 -

CAPITULO7.

DIAGRAMA

DE GANTT


- 229 -

14.1. Diagrama de Gantt del PFC1


- 230 -

14.2. Diagrama de Gantt del PFC2


- 231 -


- 233 -

CAPITULO 8.

BIBLIOGRAFIA

8.1 Bibliografía

Miguel Veza, José. 2002. INTRODUCCIÓN A LA DESALACIÓN DE AGUAS.

Universidad de Las Palmas de Gran Canaria.

Arilla, Sergio y Sergio Maldonado. 2008. DESALACIÓN DE AGUAS SALOBRES

MEDIANTE EL MÉTODO DE OSMOSIS INVERSA. EUETIP (UPC) PFC1

Fariñas, Manuel. 1999. OSMOSIS INVERSA. Mc Graw Hill.


- 234 -

Aplicación Del Proceso de Osmosis Inversa Al Tratamiento de Agua de Mar

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